JP2024007541A - Route planning system and route planning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に船舶を安全に航行させるための船舶航行システムに関するものであり、より具体的には、自船の周囲に複数の障害物がある場合でもこれらの障害物との衝突を回避して船舶を安全に航行させるための航路計画システムおよび航路計画方法に関する。 The present invention mainly relates to a ship navigation system for safely navigating a ship, and more specifically, it relates to a ship navigation system for safely navigating a ship, and more specifically, even when there are multiple obstacles around the own ship, collisions with these obstacles can be avoided. This invention relates to a route planning system and route planning method for safely navigating ships.
一般的に、船舶やその他の移動体は、航行を開始する前に、出航地または出発地から目的地までの航海の計画航路(ルート)を設定する。現在、船舶などの移動体には、移動体を安全に移動させるために、計画航路を生成し、計画航路を監視するためのナビゲーションシステムおよび装置が置かれる場合がある。 Generally, before a ship or other moving object starts sailing, it sets a planned voyage route (route) from its starting point or departure point to its destination. BACKGROUND ART Currently, navigation systems and devices for generating a planned route and monitoring the planned route are sometimes installed in mobile bodies such as ships in order to move the mobile body safely.
これらの従来の航路計画システムでは、他船など他の障害物との衝突を回避するに自船などの移動体自らの位置と計画航路上にある近くにいる障害物や他舶の位置を検知して識別し、追尾するために複数のセンサ部を用いて移動体情報や障害物情報を取得している。 In these conventional route planning systems, in order to avoid collisions with other vessels and other obstacles, it is necessary to detect the position of a moving object such as own ship and the positions of nearby obstacles and other vessels on the planned route. Multiple sensor units are used to acquire moving object information and obstacle information for identification and tracking.
ところで、計画航路を航行中に、付近の障害物や計画航路を横切る可能性のある他の船舶の出現などの人為的要因により、計画航路を変更しなければならない場合がある。また、海洋条件の急変や潮汐、その他の外乱要因などの自然要因により、予定する航路から航路の変更を余儀なくされることがある。 By the way, while navigating the planned route, the planned route may have to be changed due to human factors such as nearby obstacles or the appearance of other ships that may cross the planned route. Furthermore, due to natural factors such as sudden changes in ocean conditions, tides, and other disturbance factors, it may be necessary to change the route from the planned route.
このため、船舶運航者(オペレータ)は、周辺の障害物や他船との衝突を回避し、自船などの移動体を計画航路に沿って安全に航行しなければならず、また、海洋の状態や潮汐を航行するための支援を必要とする場合もある。 For this reason, ship operators must navigate their ships and other moving objects safely along the planned route while avoiding collisions with surrounding obstacles and other ships. They may also need assistance navigating the conditions and tides.
本発明が解決しようとする課題は、上記の要求に応え、複数の障害物や他の船舶との衝突を回避することで、船舶の運航要員が移動体を安全に航行することを支援するシステム、装置および方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to meet the above-mentioned requirements and to provide a system that supports ship operating personnel in safely navigating moving objects by avoiding collisions with multiple obstacles and other ships. , an apparatus and a method.
本発明の航路計画システムは、水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得する計画航路取得部と、移動体の位置および移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置および移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部とを備えている。そして、移動体情報と障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、輻輳リスク値に基づいて、移動体の、計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定するリスク評価部と、を備えている。 The route planning system of the present invention includes a planned route acquisition unit that acquires planned route information indicating a planned route of a mobile object moving on water, and a mobile object information acquisition unit that acquires mobile object information including the position and movement direction of the mobile object. and an obstacle information acquisition unit that acquires obstacle information including the position and movement direction for each of a plurality of obstacles existing around the moving body. and a collision risk value calculation unit that calculates a collision risk value indicating the degree of risk of collision between the moving body and each obstacle based on the moving body information and the obstacle information, and a congestion risk value including a plurality of the obstacles. Congestion risk for obstacles, calculating a congestion risk value indicating the degree of simultaneous approach of obstacles included in the congestion risk obstacle based on collision risk values corresponding to each obstacle included in the congestion risk obstacle. The present invention includes a value calculation unit and a risk evaluation unit that determines whether or not a moving object needs to navigate on an avoidance route having a route different from a planned route based on the congestion risk value.
移動体情報には、さらに移動体の移動速度を含み、障害物情報には障害物の移動速度を含んでいてもよいし、これらは所定周期で検知される位置と方位から算出してもよい。 The moving object information may further include the moving speed of the moving object, and the obstacle information may further include the moving speed of the obstacle, or these may be calculated from the position and orientation detected at a predetermined period. .
ここで、リスク評価部は、輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と輻輳リスク値を比較して輻輳リスク評価結果を出力する輻輳リスク評価部を備え、輻輳リスク評価結果に基づいて避航経路の航行の要否を決定してもよい。 Here, the risk evaluation unit includes a congestion risk evaluation unit that compares the congestion risk threshold set for the congestion risk value and the congestion risk value and outputs the congestion risk evaluation result, and based on the congestion risk evaluation result, It may also be determined whether or not navigation along an avoidance route is necessary.
また、本発明の航路計画システムは、さらに障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部を備え、リスク評価部はさらに、最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して最大衝突リスク評価結果を出力する最大衝突リスク評価部を備え、輻輳リスク評価結果と最大衝突リスク評価結果とに基づいて避航経路の航行の要否を決定してもよい。 Further, the route planning system of the present invention further includes a maximum collision risk obstacle selection unit that selects a maximum collision risk obstacle corresponding to the maximum collision risk value among the obstacles, and the risk evaluation unit further includes Equipped with a maximum collision risk evaluation unit that compares the collision risk threshold set for the collision risk value with the maximum collision risk value and outputs the maximum collision risk evaluation result, and compares the congestion risk evaluation result and the maximum collision risk. Based on the evaluation results, it may be determined whether navigation along the avoidance route is necessary.
本発明の航路計画システムは、リスク評価部が避航経路の設定が必要と決定したとき、計画航路のうち移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する避航経路設定部を備える。 The route planning system of the present invention sets an avoidance route different from the planned route to a part or all of the untraveled route of the mobile object in the planned route when the risk evaluation unit determines that it is necessary to set an avoidance route. The ship is equipped with an avoidance route setting section.
ここで、避航経路設定部は、さらに、未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に計画航路とは異なる経路の1または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させる避航経路候補パターン生成部と、避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する避航経路選定部とを備えてもよい。 Here, the avoidance route setting unit further generates an avoidance route candidate pattern that is a candidate for one or more avoidance routes on a route different from the planned route between the start point of the avoidance route on the unnavigated route and the planned route return point. and an avoidance route selection section that selects an avoidance route from among the avoidance route candidate patterns.
本発明の航路計画システムは、輻輳リスク値算出部が、複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を含めた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値を算出してもよい。あるいは、複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値を算出してもよい。 In the route planning system of the present invention, the congestion risk value calculation unit calculates the congestion risk value of the planned route based on the logical sum of a plurality of collision risk values including the maximum collision risk value among the plurality of collision risk values. may be calculated. Alternatively, the congestion risk value of the planned route may be calculated based on the logical sum of a plurality of collision risk values excluding the maximum collision risk value among the plurality of collision risk values.
また、輻輳リスク値算出部は、障害物情報取得部が取得する障害物情報に対応する複数の障害物のうち、選定された複数の障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、輻輳リスク値を算出してもよい。輻輳リスク値算出部は、最大衝突リスク値の次に大きい衝突リスク値の準最大衝突リスク値に対応する準最大衝突リスク障害物と、準最大衝突リスク値より小さい衝突リスク値を有する障害物とを含む準最大衝突リスク障害物群のそれぞれの障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出してもよい。 In addition, the congestion risk value calculation unit calculates the congestion risk value based on the collision risk values corresponding to the plurality of obstacles selected from among the plurality of obstacles corresponding to the obstacle information acquired by the obstacle information acquisition unit. may be calculated. The congestion risk value calculation unit calculates a semi-maximum collision risk obstacle corresponding to a semi-maximum collision risk value having the next highest collision risk value after the maximal collision risk value, and an obstacle having a collision risk value smaller than the semi-maximum collision risk value. The congestion risk value may be calculated based on the collision risk value corresponding to each obstacle of the quasi-maximum collision risk obstacle group including the following.
本発明の航路計画システムは、輻輳リスク値算出部が、複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値と前記避航経路の輻輳リスク値を算出する。 In the route planning system of the present invention, the congestion risk value calculation unit calculates the congestion risk value of the planned route and the congestion risk value of the avoidance route based on the logical sum value of a plurality of collision risk values.
ここで、衝突リスク値算出部は、1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて最大の衝突リスク値を算出し、輻輳リスク算出部は、1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて輻輳リスク値を算出する。 Here, the collision risk value calculation unit calculates the maximum collision risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns, and the congestion risk calculation unit calculates the congestion risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns. Calculate.
また、衝突リスク値算出部は避航経路候補パターンのそれぞれについて移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の最大の衝突リスク値を算出し、避航経路選定部は最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを避航経路に選定し、選定された避航経路に対応する最大の衝突リスク値が計画航路に対する最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、小さいとき避航経路の航行を要と判断する避航経路航行判定部を備えている。 Further, the collision risk value calculation unit calculates the maximum collision risk value for each of the avoidance route candidate patterns when a moving object navigates the avoidance route candidate pattern, and the avoidance route selection unit calculates the maximum collision risk value for each of the avoidance route candidate patterns. The avoidance route candidate pattern that is less than the threshold is selected as the avoidance route, and it is determined whether the maximum collision risk value corresponding to the selected avoidance route is smaller than the maximum collision risk value for the planned route, and if it is smaller, the avoidance route is determined. It is equipped with an avoidance route navigation determination unit that determines navigation as important.
ここで、輻輳リスク値算出部は移動体が選定された前記避航経路を航行する場合の避航経路輻輳リスク値を算出し、避航経路選定部はさらに、避航経路輻輳リスク値が計画航路に対する輻輳リスク値より小さいとき選定された避航経路の航行を要と判断する。 Here, the congestion risk value calculation unit calculates the avoidance route congestion risk value when the mobile object navigates the selected avoidance route, and the avoidance route selection unit further determines that the avoidance route congestion risk value is the congestion risk for the planned route. When it is smaller than the value, it is determined that navigation along the selected avoidance route is necessary.
避航経路選定部は、避航経路候補パターンのそれぞれについてさらに、移動体の該各避航経路候補パターンを航行する距離を加味して避航の要否を決定するようにしてもよい。 The avoidance route selection unit may determine whether or not an avoidance route is necessary for each of the avoidance route candidate patterns, further taking into account the distance traveled by the moving body through each avoidance route candidate pattern.
避航経路選定部は、最大の衝突リスク値と輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である避航経路候補パターンのうち、移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを避航経路に選定してもよい。 The avoidance route selection unit selects, as an avoidance route, an avoidance route candidate pattern that minimizes the distance traveled by the moving object among avoidance route candidate patterns in which the maximum collision risk value and congestion risk value are both below a predetermined threshold value. You may choose.
本発明の航路計画システムにおいては、障害物情報は移動体に装着されたレーダー,ライダー,ソナー,イメージセンサのうち少なくともいずれか1つのデバイスによって検知された情報、自動識別システム受信器によって受信された情報、移動体以外の他船によって送信された情報、または移動体以外の場所で無線通信によって検知された情報のいずれかを含むことができる。また、障害物情報は、他船,潮流,気象,岩礁,または座礁船のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。 In the route planning system of the present invention, the obstacle information is information detected by at least one device among a radar, a lidar, a sonar, and an image sensor attached to a moving object, and is received by an automatic identification system receiver. The information may include either information transmitted by other vessels other than the mobile, or information detected by radio communication at a location other than the mobile. Further, the obstacle information may include at least one of other ships, tides, weather, reefs, and stranded ships.
本発明の航路計画システムは、さらに、表示画像上に計画航路とともに避航経路を表示するディスプレイを備えていてもよい。さらに、出航地から目的地までの移動体の航行に対する1または複数の航路を提供するルート計画部と、障害情報を取得する1または複数のセンサ部とを備えていてもよい。 The route planning system of the present invention may further include a display that displays the avoidance route along with the planned route on the display image. Furthermore, it may include a route planning section that provides one or more routes for a mobile object to navigate from a departure point to a destination, and one or more sensor sections that acquire obstacle information.
本発明の航路計画方法は、水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得し、移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得し、移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得し、移動体情報と障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出し、障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定し、該最大衝突リスク障害物を含む1または複数の障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出し、輻輳リスク値に基づいて移動体の計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定する。 The route planning method of the present invention acquires planned route information indicating the planned route of a moving object moving on water, acquires moving object information including the position, moving direction, and moving speed of the moving object, and acquires information on the surrounding area of the moving object. Obtain obstacle information including the position, moving direction, and moving speed for each of the multiple obstacles that exist, and calculate the degree of risk of collision between the moving object and each obstacle based on the moving object information and obstacle information. calculate the collision risk value shown, select the maximum collision risk obstacle corresponding to the maximum collision risk value among the obstacles, and select the congestion risk obstacle that includes one or more obstacles including the maximum collision risk obstacle. , a congestion risk value indicating the degree of simultaneous approach of obstacles included in the congestion risk obstacle is calculated based on the collision risk value corresponding to each obstacle included in the congestion risk obstacle, and the congestion risk value is calculated. Based on this, it is determined whether or not to navigate an avoidance route that is different from the planned route of the mobile object.
ここで、避航経路の航行の要否は、輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と輻輳リスク値を比較して決定してもよい。また、避航経路の航行の要否は、最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して決定してもよい。 Here, the necessity of navigating the avoidance route may be determined by comparing the congestion risk value with a congestion risk threshold value set for the congestion risk value. Further, the necessity of navigating the avoidance route may be determined by comparing a collision risk threshold value set for the maximum collision risk value with the maximum collision risk value.
本発明の航路計画方法であって、さらに、避航経路の設定が必要と決定したとき、計画航路のうち移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定するようにしてもよい。 In the route planning method of the present invention, when it is determined that it is necessary to set an avoidance route, an avoidance route different from the planned route is set for part or all of the untraveled route of the mobile object in the planned route. You may also do so.
さらに、未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に計画航路とは異なる経路の1または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させ、避航経路候補パターンの中から避航経路を選定するようにしてもよい。また、複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値を算出してもよい。 Furthermore, an avoidance route candidate pattern is generated between the avoidance route starting point and the planned route return point on the unnavigated route, and is a candidate for one or more avoidance routes on a route different from the planned route, and is selected from among the avoidance route candidate patterns. An avoidance route may also be selected. Alternatively, the congestion risk value of the planned route may be calculated based on the logical sum of a plurality of collision risk values excluding the maximum collision risk value among the plurality of collision risk values.
本発明の航路計画システムであって、さらに、1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて輻輳リスク値を算出するようにしてもよい。 The route planning system of the present invention further calculates the maximum collision risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns, and calculates the congestion risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns. You can do it like this.
避航経路候補パターンのそれぞれについて移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の最大の衝突リスク値を算出し、最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、選定された避航経路に対応する最大の衝突リスク値が計画航路に対する最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、小さいとき前記避航経路の航行を要と判断するようにしてもよい。 For each of the avoidance route candidate patterns, the maximum collision risk value when a moving object navigates in the avoidance route candidate pattern is calculated, and the avoidance route candidate pattern in which the maximum collision risk value is equal to or less than a predetermined threshold value is selected as the avoidance route candidate pattern. It may be determined whether the maximum collision risk value corresponding to the selected avoidance route is smaller than the maximum collision risk value for the planned route, and if it is smaller, it may be determined that navigation on the avoidance route is essential. .
最大の衝突リスク値と輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である避航経路候補パターンのうち、移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定してもよい。 Among the avoidance route candidate patterns in which both the maximum collision risk value and the congestion risk value are below a predetermined threshold value, the avoidance route candidate pattern that minimizes the distance traveled by the moving object may be selected as the avoidance route. .
本発明の航路計画プログラムは、コンピュータに実行可能なプログラムであり、コンピュータで実行されると、水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得させ、移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得させ、移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得させ、移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出させ、障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定させ、該最大衝突リスク障害物を含む1または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出させ、輻輳リスク値に基づいて、移動体の計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定させる。 The route planning program of the present invention is a program executable by a computer, and when executed by the computer, acquires planned route information indicating the planned route of a mobile body moving on water, and acquires the position, direction of movement, and information of the mobile body. Obtain moving object information including moving speed, obtain obstacle information including the position, moving direction, and moving speed for each of a plurality of obstacles existing around the moving object, and combine the moving object information and the obstacle information. Based on this, the collision risk value indicating the degree of risk of collision between the moving object and each obstacle is calculated, the maximum collision risk obstacle corresponding to the maximum collision risk value among the obstacles is selected, and the maximum collision risk value is calculated. Obstacles included in the congestion risk obstacle based on the collision risk value corresponding to each obstacle included in the congestion risk obstacle regarding the congestion risk obstacle including one or more of the obstacles including the risk obstacle. A congestion risk value indicating the degree of simultaneous approach of the mobile object is calculated, and based on the congestion risk value, it is determined whether or not to navigate an avoidance route that is different from the planned route of the mobile object.
本明細書では、「衝突リスク値」、「輻輳リスク値」など「リスク値」と言う用語が記載されているが、リスクを所定のルールに基づいて数値化したものであり、危険度といってもよい。「衝突リスク値」は、衝突の怖れがある障害物(船舶)に対する、その衝突の可能性の度合いを所定の基準により数値化したものであり、「輻輳リスク値」は、衝突の怖れがある障害物が複数ある場合のその複数の障害物のうちのいずれかとの衝突の可能性の度合いを所定の基準により数値化したものである。 In this specification, the term "risk value" such as "collision risk value" and "congestion risk value" is used, but risk is quantified based on predetermined rules, and is not equivalent to the degree of risk. You can. "Collision risk value" is a numerical value of the degree of possibility of collision with an obstacle (vessel) that has a risk of collision, based on a predetermined standard, and "congestion risk value" When there are multiple obstacles, the degree of possibility of collision with one of the obstacles is quantified based on a predetermined standard.
計画航路は出航地から目的地までの全航路に限定されず、計画航路のうち、すでに出航し航行中の移動体の現在の位置より先の航路であってもよいし、さらに、将来通過する予測位置より先の計画航路であってもよい。また、計画航路に代えて、移動体の避航経路を生成し、それを計画航路に代えて上記を適用してもよい。 The planned route is not limited to the entire route from the departure point to the destination, and may be a route beyond the current position of the mobile object that has already departed and is currently navigating within the planned route, or a route that will be passed through in the future. It may be a planned route ahead of the predicted position. Further, instead of the planned route, an avoidance route for the moving object may be generated, and the above may be applied in place of the planned route.
輻輳リスクとは、輻輳リスクとなる可能性のある複数の障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す概念である。一例として、輻輳リスクがない状態を示す0から輻輳リスクが障害物の中で最大の衝突リスクを示す最大衝突リスク値と同じ1までの範囲の前記複数の衝突リスク値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する。ここでは、輻輳リスク値の範囲は0から1の数値範囲で示しているが、これに限定されるものではない。 Congestion risk is a concept that indicates the degree of simultaneous approach of obstacles included in a congestion risk obstacle based on a collision risk value corresponding to each of a plurality of obstacles that may pose a congestion risk. As an example, based on the plurality of collision risk values ranging from 0, which indicates a state where there is no congestion risk, to 1, which indicates that the congestion risk is the highest collision risk among obstacles, the planned route may be determined. Calculate the congestion risk value of. Here, the range of congestion risk values is shown as a numerical range from 0 to 1, but is not limited to this.
さらに、前記避航経路の輻輳リスク値についても決定する。輻輳リスク値算出部は、上記複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた、複数の衝突リスク値に基づいて、前記計画航路と前記避航経路のそれぞれの輻輳リスク値を算出する。最大衝突リスク値を除いた、複数の衝突リスク値に基づいた輻輳リスク値の算出の一例として、算出の対象となるそれぞれの衝突リスク値の論理和の値を算出し、これを輻輳リスク値とする。但し、論理和による算出はあくまでも一例であり、単純に論理和によるのではなく、衝突リスクの高い順に高い係数を乗じた上で加算するなど、障害物の同時接近の度合いに応じた数値を示せるのであれば上記一例には限定されない。 Furthermore, the congestion risk value of the avoidance route is also determined. The congestion risk value calculation unit calculates congestion risk values for each of the planned route and the avoidance route based on a plurality of collision risk values excluding a maximum collision risk value among the plurality of collision risk values. As an example of calculating a congestion risk value based on multiple collision risk values, excluding the maximum collision risk value, calculate the logical sum of each collision risk value to be calculated, and use this as the congestion risk value. do. However, the calculation using the logical sum is just an example, and instead of simply calculating the logical sum, it is possible to show a value according to the degree of simultaneous approach of obstacles, such as multiplying the collision risk by a high coefficient and adding it in descending order of collision risk. If so, it is not limited to the above example.
発明を実施するための形態の欄でも詳述するが、最大リスク値を有する障害物を輻輳リスク値算出の対象に含めても除いてもそれぞれに意味がありどちらも採り得る。 As will be described in detail in the Detailed Description section, it has meaning whether or not the obstacle having the maximum risk value is included or excluded from the congestion risk value calculation, and either method is possible.
計画航路上で複数の障害物が検知された場合に、移動体の現在位置や予測位置よりも前方に避航経路を生成することで、船舶運航者が安全に航行するために直感的に利用できる視覚情報を表示する手立てがないという問題を解決する。 When multiple obstacles are detected on the planned route, it can be used intuitively by vessel operators to navigate safely by generating an avoidance route ahead of the current or predicted position of the moving object. To solve the problem that there is no way to display visual information.
そして、本発明の航路計画システムは、船舶運航者が表示部の画面に表示される避航経路上で、障害物となる船舶、地形などの複数の周囲障害物との衝突を回避することにより自船などの移動体を安全に航行させることができる。 The route planning system of the present invention allows a ship operator to avoid collisions with a plurality of surrounding obstacles, such as ships and terrain, on the avoidance route displayed on the screen of the display unit. It is possible to safely navigate moving objects such as ships.
課題を解決するための手段について例示された実施形態は、図面を参照することによってよりよく理解されるであろう。ここで、類似の部分は、全体を通して同様の数字で指定される。以下の説明は、あくまでも一実施携帯としてのみ意図されており、ここで主張されている課題とそれを解決するための手段と一致するシステム、装置および方法の特定の選択された実施形態を単純に示している。
ここでは本発明の航路計画システムの実施形態について例をあげて説明する。他の例示的な実施形態または特徴をさらに利用することができ、ここに提示された主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の変更を加えることができる。 Here, an embodiment of the route planning system of the present invention will be described using an example. Other exemplary embodiments or features may further be utilized, and other changes may be made without departing from the spirit or scope of the subject matter presented herein.
ここに記載されている例示的な実施形態は、限定的なものではない。ここに一般的に記載され、図面に例示されている本発明の形態は、ここで明示的に意図されている多種多様な異なる構成で、配置、置換、結合、分離、および設計することができることは容易に理解されるであろう。 The exemplary embodiments described herein are not limiting. It is to be understood that the forms of the invention generally described herein and illustrated in the drawings may be arranged, substituted, combined, separated, and designed in a wide variety of different configurations that are expressly contemplated herein. will be easily understood.
以下の詳細な説明では、その一部を構成する添付図面を参照する。 In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part thereof.
図1は、本発明の一実施形態による、移動体200を安全に航行するための航路計画システム100の構成を示すブロック図である。図2および図3は、本発明の航路計画システムの一実施形態による、自船200を囲む所定の領域を図示する。以下、移動体200は適宜に自船200ともいうことにする。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a
航路計画システム100は、出航地から目的地まで自船200を航行させるために、自船200自体に装備することができる。航海が開始されたら、出航地と目的地の間で自船200が辿るべき経路である計画航路202に沿って自船200が適切に航行をしているか、航路計画システム100によって監視される。
The
航路計画システム100は、自船200が障害物として認識された船、悪海況や天候、その他の障害物とする周囲の障害物との衝突を回避し安全に航行できるようにすることを目的に使用される。船舶運航者、すなわち自船200を運航するオペレータは、航路計画システム100の支援を受けて、計画航路202に沿って自船200を航行する。
The purpose of the
図2および図3に示されているように、本実施形態において計画航路202は自船200が航行し安全に目的地に到達するために辿るべき航路であり、計画航路202は自船200の航路と自船200の現在位置からの針路方向を示している。
As shown in FIGS. 2 and 3, in this embodiment, the
航路計画部2は、自船200の航行のために複数の航路を格納するように構成されている。本実施形態では、船舶運航者は、本発明は航路計画システムの機能に応じて様々な機能を実行するために、航路計画システム100と操作可能に接続された様々な周辺機器を操作することができる。例えば、ユーザは、キーボードやマウスなどの周辺機器を操作することで、自船200の航行の出航地の位置や目的地について、航路計画システム1に各種指示を与えることができる。
The
航路計画部2は、ユーザから取得した発信元の場所や目的地などの情報に基づいて、出航地から目的地までの自船200の航行のための1または複数の航路を提供することができる。本実施形態では、各航路は、航海の日時、気象条件、潮汐条件などを含むことができ、これらの情報と関連付けることができる。
The
航路計画部2は、出航地の位置から目的地までの自船200の航行のための計画航路202としての経路の選択について、船舶運航者またはそれに関連する者からからユーザ入力を受け取る。本実施形態では、船舶運航者が移動する経路を選択するが、別の実施例として、現在の気象条件、移動時間、潮汐または潮流条件などに基づいて、航路計画部2自体の判断によって最適な経路を選択してもよい。
The
航路計画システム1は、計画航路202に沿って、自船200を安全に出発地から目的地まで航行させるために、自船200の周囲の領域にある他船などの移動体200と複数の障害物204、206に関連する情報を利用する。全地球航法衛星システム(GNSS)受信器3は、一般的には自船200上に装着されており、自船200の位置、移動方向、速度などの移動体情報を取得する。GNSS受信器3は、衛星信号を受信し、自船200に関する上記移動体情報を正確に取得する。
The
1または複数のセンサ部4は、自船200の航行を妨げる可能性のある複数の障害物204、206の位置、移動方向、速度を含む障害物情報を取得する。センサ部4は、1または複数の航海電子機器に対応してもよい。センサ部4の具体的な構成としては、無線検出測距(RADAR)装置、光検出測距(LIDAR)装置、音響航法測距(SONAR)装置、自動識別システム(AIS)受信機、自船200に搭載されたカメラやビデオレコーダなどのイメージセンサなど探知または検知する機能を備えたデバイスである。センサ部4は自船200の航行の障害物となるものを検知できればよく、上記に限られないし、さらに、自船に装着されたセンサに限定されず他船や陸地の管理局などから送信された情報によってもよい。
One or
本実施形態では、障害物情報には、レーダー、LIDAR装置、SONAR装置、イメージセンサのいずれかまたは少なくとも1つが検出した情報、AIS受信機が取得した情報、他の船舶から送信された情報、自船200以外の場所で無線通信を検出して取得した情報が含まれるものとする。
In this embodiment, the obstacle information includes information detected by at least one of a radar, a LIDAR device, a SONAR device, and an image sensor, information acquired by an AIS receiver, information transmitted from another ship, and information detected by at least one of a radar, a LIDAR device, a SONAR device, and an image sensor. It is assumed that information obtained by detecting wireless communication at a location other than the
本実施形態では、理解を容易にするために、計画航路202に沿った複数の障害物204および206は2つだけであるが、障害物の数は2だけに限定されずそれ以上であってもよい。他の様々な実施形態では、計画航路202を横断または接近しようと計画している、あるいはその怖れがある複数の障害物は、本発明の範囲から逸脱することなく、2以上の任意の数の障害物を含んでいてもよい。
In this embodiment, for ease of understanding, there are only two
本実施形態では、障害物情報はさらに、他の船舶、潮流、気象、岩礁、座礁船の少なくとも1つを含む他の移動体に関する情報を含む。他の移動体に関する情報は、複数の障害物204、206の情報を取得するのと同様の方法で取得され得る。
In this embodiment, the obstacle information further includes information regarding other moving objects including at least one of other ships, tides, weather, reefs, and stranded ships. Information regarding other moving objects may be obtained in a similar manner to obtaining information about the plurality of
図1に示すように、航路計画システム1は、計画航路取得部11、移動体情報取得部12、障害物情報取得部13、衝突リスク値算出部14、輻輳リスク値算出部15、リスク評価部16を備えている。ここでは図1に加えて、図2および図3をそれぞれ適宜に参照して説明する。
As shown in FIG. 1, the
計画航路取得部11は、船舶運航者が計画航路202として選択した計画航路を受信するものであり、航路計画部2とは操作可能に通信接続されている。移動体情報取得部12は、自船200に関連付けられた移動体情報を受信するために、GNSS受信器3と動作可能に接続されており通信することができる。さらに、移動体情報取得部12は、受信した移動体情報を記憶するように構成されている。
The planned
障害物情報取得部13は、複数の障害物204および206に関連する障害物情報を受信するために、1または複数のセンサ部4と動作可能に接続されており通信することができる。障害物情報取得部13は、センサ部4によって検知された、自船200が通過する計画航路を横断する、あるいは計画航路に接近する複数の障害物204、206の各障害物の位置、移動方向、速度を含む障害物情報を受信するように構成されている。本実施形態では、計画航路は、自船200が航行を予定する計画航路202である。障害物情報取得部13は、さらに上記の障害物情報を格納するように構成されている。
The obstacle
本実施形態では、移動体情報取得部12は自船200の移動体情報を定期的に取得し、障害物情報取得部13は複数の障害物204、206の障害物情報を定期的に取得する。
In this embodiment, the moving object
衝突リスク値算出部14は、計画航路取得部11、移動体情報取得部12、障害物情報取得部13と操作可能に接続されており、それぞれと通信することができる。衝突リスク値算出部14は、航行を予定する航路として、計画航路202、自船200の移動体情報、複数の障害物204、206の障害物情報を受信し、それによる自船200との衝突のリスクを数値化したリスク値を算出する。具体的な衝突リスク値、輻輳リスク値の算出については後述する。
The collision risk
衝突リスク値算出部14は、さらに、移動体情報と障害物情報とに基づいて、計画航路202上にあることが予想される複数の障害物204、206に対する複数の衝突リスク値を算出するように構成されている。自船200と複数の障害物204、206の位置、移動方向、速度から、複数の衝突リスク値を算出してもよい。複数の衝突リスク値は、自船200と複数の障害物204、206との衝突のリスク値を示す。
The collision risk
本実施形態では、障害物204と障害物206がそれぞれ予測される将来の経路208と210に沿って航行しており、自船200が計画された航路に沿って航行を続けている場合、予測される将来の経路208と210と計画された自船200の航路が、図に示されているようなポイントで干渉、衝突する可能性がある。
In this embodiment, if the
図2および図3に示されているような場合、計画航路に関連する複数の衝突リスク値が高く、自船200と複数の障害物204および206との衝突リスクが高くなる。障害物204に伴う衝突リスク値の決定については、後ほど図6乃至図10を参照して詳細に説明する。
In the cases shown in FIGS. 2 and 3, multiple collision risk values related to the planned route are high, and the risk of collision between
図1に戻って、輻輳リスク値算出部15は、衝突リスク値算出部と操作可能に接続され、衝突リスク値算出部14と通信して計画航路202に沿った複数の障害物204および206に関する複数の衝突リスク値を受信するように構成されている。さらにここでは、輻輳リスク値算出部15は、複数の衝突リスク値に基づいて、現在の経路方向に沿った計画航路202に関連する輻輳リスク値を決定するように構成されている。輻輳リスク値は、輻輳領域にあるリスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す。
Returning to FIG. 1, the congestion risk
輻輳リスク値算出部15は、複数の障害物204、206に対応する算出の一例として、複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路202に対応する輻輳リスク値を決定する。本実施形態においては、輻輳リスク値算出部15は、複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路202の輻輳リスク値を求める。
As an example of calculation corresponding to the plurality of
ここでいう「論理和」とは、論理演算でいう二つの命題のいずれか一方あるいは両方が真のときに真となり、いずれも偽のときに偽となる、すなわち、論理回路や2進数の数値による論理和は二つの入力のいずか一方あるいは両方が1のとき出力が1となり、いずれも0の場合に0になるという論理を基礎にしたものをいう。例えば、4つの障害物Obs(1)、Obs(2)、Obs(3)、Obs(4)があって衝突リスク値がそれぞれ、0.3、0.5、0.7、0.9であったとすると、最大の衝突リスク値はObs(4)の0.9であり、これを除いた3つのObs(1)乃至Obs(3)の論理和を求めると0.7となる。 The "logical sum" here refers to two propositions in a logical operation that are true when either or both are true, and false when both are false, i.e., logical circuits or binary numbers. The logical sum is based on the logic that when one or both of two inputs is 1, the output is 1, and when both are 0, the output is 0. For example, there are four obstacles Obs(1), Obs(2), Obs(3), and Obs(4), and the collision risk values are 0.3, 0.5, 0.7, and 0.9, respectively. If so, the maximum collision risk value is 0.9 for Obs(4), and the logical sum of the three Obs(1) to Obs(3) excluding this value is 0.7.
図4は、本発明の航路計画システムの別の一実施形態による、自船など操作により水上を移動する移動体を安全に航行するための航路計画システムの構成を示すブロック図である。図1との相違点は、図4に示す実施形態では、最大衝突リスク値選定部18を備えていることである。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a route planning system for safely navigating a mobile body that moves on water by operation, such as a own ship, according to another embodiment of the route planning system of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the embodiment shown in FIG. 4 includes a maximum collision risk
最大衝突リスク値選定部18は、衝突リスク値算出部14で算出された複数の障害物のそれぞれに対する衝突リスク値のうち、最大の衝突リスク値を有する障害物、すなわち衝突リスクが最も高い障害物を選定する。本実施形態では、上述の通り、最大衝突リスク値を有する障害物に対しては最優先に衝突の可能性を評価し、必要に応じて回避行動をとらないといけない。
The maximum collision risk
他方、最大衝突リスクを有する障害物以外については、同時接近の度合いにより生じる衝突リスク、すなわち輻輳リスクを評価する。これを行うために、最大衝突リスク値以外の衝突リスク値を有する1又は複数の障害物最大衝突リスク値以外の衝突リスク値を有する1又は複数の障害物の集合については輻輳リスク値算出部15によりこれらの衝突リスク値が入力され、輻輳リスク値が算出される。
On the other hand, for obstacles other than those with the maximum collision risk, the collision risk caused by the degree of simultaneous approach, that is, the congestion risk, is evaluated. In order to do this, one or more obstacles having a collision risk value other than the maximum collision risk value.For a set of one or more obstacles having a collision risk value other than the maximum collision risk value, the congestion risk
なお、本実施形態では、最大衝突リスク値を有する障害物との衝突リスクは個別に評価されるので、これを除いているが含めたままでもよい。また、最大衝突リスク値を有する障害物を除いて輻輳リスク値を算出する場合には、最大リスク値に続く準最大リスク値を有する障害物を含めて輻輳リスク値を算出した方がより適切に輻輳リスク値を算出できる。 Note that in this embodiment, the risk of collision with an obstacle having the maximum collision risk value is evaluated individually, so although this is excluded, it may remain included. Additionally, when calculating the congestion risk value excluding obstacles that have the maximum collision risk value, it is more appropriate to calculate the congestion risk value by including the obstacles that have the sub-maximum risk value following the maximum risk value. Congestion risk value can be calculated.
ところで、衝突リスクの評価においては、最大衝突リスク値を有する障害物を除いたその他の1または複数の障害物のそれぞれの衝突リスク値に基づいて輻輳リスク値を算出し、最大衝突リスク値と輻輳衝突リスク値を別々に分けて評価した方がよい。最大衝突リスク値を有する障害物との衝突回避を最優先に考えるべきだからである。そして、衝突回避行動をとる際にその他の衝突リスク、例えば、その次に衝突リスク値の高い準最大衝突リスク値を有する障害物を含めた障害物との衝突リスクを考えればよいからである。但し、輻輳リスク値を算出する際に最大衝突リスク値を含めて算出してもよい。 By the way, in evaluating collision risk, the congestion risk value is calculated based on the collision risk value of each of one or more obstacles other than the obstacle with the maximum collision risk value, and the congestion risk value is calculated based on the collision risk value of each of one or more obstacles other than the obstacle with the maximum collision risk value. It is better to evaluate the collision risk values separately. This is because avoiding a collision with an obstacle having the maximum collision risk value should be given top priority. This is because, when taking a collision avoidance action, it is sufficient to consider other collision risks, for example, the collision risk with obstacles including an obstacle having a sub-maximum collision risk value, which is the next highest collision risk value. However, when calculating the congestion risk value, the maximum collision risk value may be included in the calculation.
図5は、本発明の航路計画システムの一実施形態におけるリスク評価部とそれに関連する構成の一例を示す図である。最大衝突リスク値選定部18で選定された最大障害リスク値はそのままリスク評価部16にある最大衝突リスク評価部20において所定の最大衝突リスクしきい値との比較によりリスク評価される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a risk evaluation section and its related configuration in an embodiment of the route planning system of the present invention. The maximum failure risk value selected by the maximum collision risk
一方、最大衝突リスク値を除く衝突リスク値は輻輳リスク値算出部15に入力されて輻輳リスク値が算出され、これはリスク評価部16の輻輳リスク評価部19において所定の輻輳リスクしきい値との比較によりリスク評価される。
On the other hand, the collision risk values other than the maximum collision risk value are input to the congestion risk
本実施形態では、リスク評価部16は最大衝突リスク値と輻輳リスク値の双方がそれぞれの所定のしきい値以下であれば衝突リスクがないと判断しリスク評価結果を出力する。一方でもしきい値を上回るようであれば、衝突リスクがあると判断する。但し、最大衝突リスク値がしきい値を下回っていれば輻輳リスク値がしきい値を上回っていても喫緊の衝突リスクは小さいと判断することもできる。
In this embodiment, the
上述の通り、リスク評価部16は輻輳リスク値算出部15と連動して動作可能であり、計画航路202に関連付けられた輻輳リスク値を取得する。リスク評価部16はさらに、計画航路202に関する輻輳リスク値に基づいて、自船200が計画航路202から避航すべきか、計画航路202に沿った航行を継続すべきかを判断する。潜在的な衝突リスクは、計画航路202の輻輳リスク値を評価することによって判断することができる。輻輳リスク値が高い場合、自船200は計画航路202を回避し、複数の障害物204、206との衝突を避けるため、避航経路212などの別ルートを航行することになる。
As described above, the
本実施形態では、輻輳リスク値に基づいて自船200が計画航路202から避航する必要があるとリスク評価部16が判断した場合、航路計画システム1は、図2および図3に示すように、自船200の現在位置または自船が将来航行する予測位置、すなわちこれら起点となる基準点(またはウェイポイント)214から、避航経路212を経由して自船200を航行させるよう船舶運航者に促す。これは画面上の警告表示や音声など種々の手段が想定され得る。
In this embodiment, when the
本実施形態では、自船200が計画航路202に従って航行している場合、航行すべき予定航路は計画航路202であるが、本発明の範囲はそれに限定されないことは当業者には明らかであろう。別の実施形態として、本発明の範囲を逸脱せずに、自船200が避航経路212を辿っているときに航行すべき航路は避航経路212となることも想定され得る。
In this embodiment, when the
別の実施形態として、自船200が避航経路212に沿って航行している場合、衝突リスク値算出部14は、移動体情報と障害物情報に基づいて、避航経路212(避航のために予定された経路)に沿った複数の障害物204、206に関連する複数の衝突リスク値を求めるようにしてもよい。
As another embodiment, when the
輻輳リスク値算出部15は、複数の衝突リスク値に基づいて避航経路212に伴う輻輳リスク値を算出する。輻輳リスク値算出部15は、例えば上述したように、複数の障害物204、206に対応する複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて避航経路212に対応する輻輳リスク値を算出する。本実施形態では、輻輳リスク値算出部15は複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて避航経路212の輻輳リスク値を決定している。
The congestion risk
リスク評価部16は、避航経路212に伴う輻輳リスク値に基づいて、自船200が避航経路212を外れるか、避航経路212を継続して航行すべきかを判断する。航路計画システム1は、自船200が通過する計画航路、すなわち計画航路202または避航経路212に沿って、複数の障害物204、206との衝突回避の処理を繰り返し、計画航路上では衝突の危険性が高い場合には避航経路を再計算、再設定する。
The
図1、図2および図3を参照して、航行制御部5は、リスク評価部16と操作可能に接続されており通信するようにしてもよい。航行制御部5は、自船200が計画航路202または、障害物を回避するために設定された避航経路212から外れてさらに回避するか、計画航路202または避航経路212に沿って航行を継続するかの判断に基づいて、自船200の航行を監視し制御するように構成されている。
Referring to FIGS. 1, 2, and 3,
航行制御部5が、障害物を回避するためにいったん設定された避航経路212から外れてさらに回避する場合があるというのは、避航経路212を航行中にさらに別の障害物が接近し、これもさらに回避しなければならない状態が想定され得るからである。
The fact that the
自船200の航行を制御するために、航行制御部5は自船200の位置、移動方向、速度を制御することができる。自船200が計画航路202または避航経路212を回避するとの判断に基づき、航行制御部5は、避航経路212または計画航路202、当初の避航経路212とは別の避航経路などの航路に沿って自船200を航行させることもある。
In order to control the navigation of the
一例として、自船200の実際の航行の方向に基づいて、図2に示すように、現在の自船200の航行の方向は計画航路202に沿っている。別の例では、自船200の実際の航行の方向に基づいて、図3に示すように、自船200の現在の航行の方向は避航経路212に沿っている。
As an example, based on the actual sailing direction of the
表示部6は、後述する目的のための船舶計器として、自船200に搭載されているか、自船200に搭載されるリスク評価部16に電気的に接続されている。表示部6には、自船200が辿るべき計画航路202が表示される。
The
自船200が計画航路202から避航した場合、表示部6は、複数の障害物204、206との衝突を回避するために自船200が航行する避航航路212を表示する。また、自船200が避航航路212から外れて回避する場合、表示部6は複数の障害物204、206との衝突を回避するために自船200が航行する別の避航航路を表示する。これにより、船舶運航者は、複数の障害物204、206との衝突を回避することができ安全に自船200を航行させることができる。
When the
図6は、本発明の航路計画システムの一実施形態による、計画航路に沿った障害物204に関連する衝突リスク値の決定の様子を示している。衝突リスク値算出部14は、移動体情報と障害物情報に基づいて、障害物204に対する衝突リスク値を算出する。ここでは、自船200と障害物204の位置、移動方向、速度に基づいて、障害物204の衝突リスク値を決定する。
FIG. 6 illustrates the determination of a collision risk value associated with an
衝突リスク値算出部14は、さらに、移動体情報と障害物情報に基づいて、自船200と障害物204との間の最接近距離Dcと特定方向の最接近距離DxまたはDyの双方または一方を求めるように構成されている。本実施形態では、最接近距離Dcは、自船200の現在位置と最接近点302との距離である。図中、垂直方向(例えば、自船200から見て航行の方向)の最接近距離Dxは、自船200の現在位置と垂直方向の最接近点304との距離である。
The collision risk
上記垂直方向に垂直な方向(ここでは船の航行方向に対して横方向になり、水平方向と言うことにする。)の最接近距離Dyは、自船200の現在位置と水平方向最接近地点306との距離である。衝突リスク値算出部14は、自船200と障害物204の位置関係、自船200と障害物204の相対速度、自船200と障害物204の移動方向と速度から、自船200と障害物204が接近したときの最接近距離Dc、Dx、Dyを算出する。
The distance Dy of closest approach in the direction perpendicular to the vertical direction (here, transverse to the ship's navigation direction, referred to as the horizontal direction) is the distance between the current position of
衝突リスク値算出部14は、自船200と障害物204との最接近距離Dcと特定方向の最接近距離DxまたはDyの少なくとも一つに基づいて、障害物204の衝突リスク値を求める。
The collision risk
本実施形態では、最接近距離Dcが所定距離以下でリスク評価部16は衝突リスクが高いと判断した場合には、自船200は障害物204を回避する必要がある。この場合、自船200は計画航路202を外れこれとは異なる経路、すなわち設定される避航経路212に沿って航行する。一方、最接近距離Dcが所定距離より大きい場合、リスク評価部16は衝突リスクが低いと判断し、自船200は計画航路202をそのまま継続して航行してよい。
In this embodiment, if the closest approach distance Dc is less than or equal to a predetermined distance and the
別の実施形態では、特定方向の最接近距離DxまたはDyが所定距離以下でリスク評価部16が衝突リスクは高いと判断した場合には、自船200は計画航路を避けて別の経路、すなわち避航経路で航行することにより障害物204を回避する必要がある。一方、特定方向DxおよびDyの最接近距離が所定距離より大きい場合、リスク評価部16は衝突リスクが低いと判断し、この場合、自船200は計画航路をそのまま継続して航行してもよい。
In another embodiment, if the distance of closest approach Dx or Dy in a specific direction is less than a predetermined distance and the
本実施形態において、自船200と障害物204との位置関係を、垂直方向の最接近距離Dxまたは水平方向の最接近距離Dyの双方またはいずれかに基づいて特定することにより衝突リスク値を算出してもよい。一般的には、自船200と障害物204が衝突する危険性は、障害物204が自船200の前方を横切ると高くなる。
In this embodiment, the collision risk value is calculated by specifying the positional relationship between the
本実施形態では、衝突リスク値算出部14はさらに、自船200が最も近い距離Dcを横断するために必要な時間Tcを決定するようにさらに構成されている。衝突リスク値算出部14は、さらに最接近距離Dcと、障害物204となる他船が最接近距離302に到達するのに要する時間Tcを基に、計画航路202の起点(例えば、出航地)から目的地に向かって自船200が航行している場合の障害物204の衝突リスク値を求める。他船が最接近距離302に到達するのに要する時間Tcは、移動体情報と障害物情報に基づいて算出される。
In this embodiment, the collision risk
自船200と障害物204との最接近距離Dcに基づいて衝突リスク値を算出すると、自船200が障害物204に接近するまでの時間が非常に長い場合でも衝突リスク値は増加する。その結果、自船200はしばらくしてから障害物204との衝突を避けるために計画航路を外れなければならなくなる場合がある。そこで、本実施形態では、自船200と障害物204との最接近距離Dcと、自船200が最接近点302に到達するまでに要する時間Tcをも考慮して障害物204に関連する衝突リスク値を決定する。
If the collision risk value is calculated based on the closest distance Dc between the
一例として、障害物204に対する衝突リスク値は、以下の数式(1)に基づいて算出、決定される。
As an example, the collision risk value for the
図7は、本発明の航路計画システムの一実施形態による、自船200が障害物204に接近したときの衝突リスク値の決定の様子を示している。自船200を中心とした楕円形の領域402に障害物204が進入すると、衝突リスク値が高くなる。ここでは一例として、楕円形の領域402は、前方1.5NM(ノーティカルマイル)、後方0.2NM、自船200の側面0.5NM以内の領域に基づいて決定される。自船200と障害物204との距離が縮まると衝突リスク値が大きくなる。
FIG. 7 shows how a collision risk value is determined when the
したがって、衝突リスク値は、自船200と障害物204との距離に反比例するような関係になる。
Therefore, the collision risk value is inversely proportional to the distance between
図7はさらに、衝突リスク値と、自船200と障害物204との垂直方向の距離との関係、および衝突リスク値と、自船200と障害物204との水平方向の距離との関係を示している。ここでは一例として、垂直方向と水平方向の最近接距離DxとDyの衝突リスク値を図7に示している。
FIG. 7 further shows the relationship between the collision risk value and the vertical distance between the
図8は、自船200にとって障害物となる他船が最接近点302に到達するのに要する時間Tcと衝突リスク値との関係を示している。時間Tcが小さい場合、衝突リスク値は高くなる。ここに示す一例では、時間Tcが所定時間以下の場合、衝突リスク値は高く、この状態では最大値1と決定される。
FIG. 8 shows the relationship between the time Tc required for another ship, which is an obstacle for the
図9は、本発明の航路計画システムの別の実施形態による、自船200が障害物204に接近したときの衝突リスク値を決定する様子を示している。障害物204の障害物バンパーエリア602は、障害物204すなわち船舶の位置、移動方向、速度に基づいて決定される。障害物204の障害物バンパーエリア602は、障害物204の移動方向に基づく障害物204の予測未来の経路206上に位置する。
FIG. 9 shows how a collision risk value is determined when the
障害物204の障害物バンパーエリア602は、障害物204と障害物204の周辺エリアを含んでいる。障害物204の障害物バンパーエリア602は、衝突を防止するために、自船200の側面、前面、および背面でそれぞれ許容される最も近い距離である安全通過距離604a、604b、および604cに基づいて決定することができる。
また、障害物バンパーエリア602は接近禁止エリアに相当し、衝突する怖れのある方向、および自船200と障害物204との距離を同時に認識することができる。自船200と障害物204との垂直または水平方向606または608の最接近点(障害物204に対する)を、移動体情報と障害物情報を基に決定する。自船200と障害物204との垂直方向または水平方向の最接近点606または608が障害物バンパーエリア602の外側にあるときは衝突の怖れはない。図9に示すように、本実施形態では、障害物204からRxの距離にある垂直方向の最接近点606も、Ryの距離にある水平方向の最接近点608も、障害物バンパーエリア602には存在しないため、衝突の怖れはない。
Further, the
本実施形態では、衝突リスク値算出部14は、自船200と障害物204との相対速度に基づいて、自船200が障害物バンパーエリア602に侵入するのに要する時間を算出する。衝突リスク値算出部14はさらに、自船200が障害物バンパーエリア602に侵入するまでの時間に基づいて、障害物204の衝突リスク値を算出する。
In this embodiment, the collision risk
図10は、本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態による、自船200が障害物204に接近したときの衝突リスク値の決定を示している。自船200の移動可能な移動体バンパー領域702は、自船200の位置、移動方向、速度に基づいて決定される。自船200の移動体バンパーエリア702は、自船200の移動方向に基づいて自船200の予定航路(すなわち、本実施形態の計画航路202)上に位置し、自船200とその周辺領域を含む。
FIG. 10 shows determination of a collision risk value when
自船200に対する自船200と障害物204との垂直方向の最接近点304または水平方向の最接近点306を、移動体情報と障害物情報に基づいて算出する。自船200と障害物204との間の垂直方向の最近接点304および水平方向の最近接点306が移動体バンパーの外側にある場合、領域702に衝突の危険はないことになる。
The
図10に示すように、本実施形態では、自船200からの距離Rxで垂直方向304に最も近い点が移動可能な移動体バンパー領域702にあるため、衝突の危険性がある。自船200が計画航路に沿って現在の方向に航行し続け、障害物204の障害物バンパーエリア602に侵入すると衝突の危険がある。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, since the point closest to the
本実施形態では、衝突リスク算出部14は、自船200と障害物204との相対速度に基づいて、移動可能な移動体バンパー領域702が障害物バンパー領域602に侵入するのに要する時間を自船200と障害物204のそれぞれの速度と両者の距離に基づいて決定する。衝突リスク値算出部14はさらに、移動体バンパー領域702が障害物バンパー領域602に侵入するまでの時間に基づいて、障害物204に関連する衝突リスク値を算出する。障害物204に関連する衝突リスク値は、図6乃至図10に記載されている障害物204に関連する衝突リスク値の決定と同様の方法で決定されてもよい。
In this embodiment, the collision
図11および図12はともに、本発明の航路計画システムの別の実施形態による、自船200を安全に航行するための航路計画システム100を示すブロック図である。図11に示す実施形態では最大衝突リスク値を含めて、図12に示す実施形態では最大衝突リスク値を除いて輻輳リスク値を算出する以外に相違はない。図1に示す本発明の航路計画システムの一実施形態との違いは、図11および図12に示す一実施形態では避航経路を生成する避航経路設定部17をさらに備えていることである。
11 and 12 are both block diagrams showing a
図1および図4に示す航路計画システム100の一実施形態では障害物との衝突リスクを評価し、避航すべきか否かを決定することが主である。これに対して、図11及び図12に示す航路計画システム100の一実施形態は、避航が必要と決定されたとき避航経路を生成し、その避航経路の衝突リスクを評価し最終決定をする点で異なる。以下、図12に示す構成による一実施形態につき説明する。
In one embodiment of the
図13は本発明の航路計画システムにおける避航経路設定部の構成の一例を示す図である。図13に示す本発明の航路計画システムの一実施形態では、避航経路設定部17は避航経路候補パターン生成部22と避航経路選定部21を有している。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the avoidance route setting section in the route planning system of the present invention. In an embodiment of the route planning system of the present invention shown in FIG. 13, the avoidance
衝突リスク評価の結果、自船200が計画航路を外れて避航経路を航行すべきと決定されると、避航経路候補パターン生成部22は1又は複数の避航経路候補パターンを自動生成する。
If it is determined as a result of the collision risk evaluation that the
図14は、本発明の航路計画システムにおける避航経路候補パターンが生成される一例を示す図である。避航経路候補パターン生成部22は、計画航路202上の避航開始点WP1を起点に計画航路202上の復帰点WP4までを結ぶ1又は複数の航路パターンを自動生成する。この航路パターンはあらかじめ2点間を結ぶ複数の結節点とそれらの間を結ぶ直線または曲線を記憶しておいて避航開始点WP1と復帰点WP4に重ね合わせて避航経路候補パターンとしてもよいし、その都度適宜の関数により曲線を発生させてもよい。
FIG. 14 is a diagram showing an example of how avoidance route candidate patterns are generated in the route planning system of the present invention. The avoidance route candidate
また、避航開始点WP1と復帰点WP4の位置も計画航路202上であれば避航経路候補パターンごとに任意に設定してよい。避航開始点WP1については、例えば衝突リスクが高まっている場合には現在自船が航行する位置を避航開始点WP1に設定するなど適宜に決めることができる。復帰点WP4の位置については、後述するように避航経路の距離の設定方針に従って決定すればよい。
Further, the positions of the avoidance start point WP1 and the return point WP4 may be arbitrarily set for each avoidance route candidate pattern as long as they are on the
図13に戻って、避航経路候補パターン生成部22で生成された複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて、衝突リスク値算出部14により衝突リスク値を算出する。図14に示されるように自船の近傍には衝突リスクがある障害物204,302,304,306,308、310、312が捕捉される。まず計画航路202を航行した場合の上記複数の障害物に対する衝突リスク値が算出され、さらにこの中で最大の衝突リスク値を有する最大衝突リスク障害物が選定され、最大衝突リスク値と輻輳リスク値が算出される。ここでは、障害物204が該当し衝突リスクが高いことから避航経路を設定すべきとの決定がされる。
Returning to FIG. 13, the collision risk
次に、避航経路候補パターン生成部22では、複数の避航経路候補パターン1102(破線で示すパターン)が生成され、それぞれについて上記と同様に上記複数の障害物に対する衝突リスク値、さらにこの中で最大の衝突リスク値を有する最大衝突リスク障害物が選定され、併せて最大衝突リスク値と輻輳リスク値が算出される。これらに対するリスク評価がリスク評価部16でなされ、最適な避航経路212が選定される。
Next, the avoidance route candidate
次に、自船200が計画航路202を外れて避航経路212に沿って航行しているときの衝突リスク評価について説明する。
Next, collision risk evaluation when the
図15は、本発明の一実施形態による、自船200が避航経路212に沿って航行しているときの自船200を囲む領域を示している。
FIG. 15 shows an area surrounding
航路計画システム100は、航路計画システム1、航路計画部2、GNSS3、1または複数のセンサ部4、航行制御部5、表示部6を含んでいる。航路計画システム1は、計画航路取得部11、移動体情報取得部12、障害物情報取得部13、衝突リスク値算出部14、輻輳リスク値算出部15、リスク評価部16、避航経路設定部17を備えている。航路計画部2、GNSS3、1または複数のセンサ部4、計画航路取得部11、移動体情報取得部12、障害物情報取得部13、衝突リスク値算出部14、リスク評価部16は、図1を参照して説明したのと同様にそれぞれ機能する。
The
ここで再び図11を参照して、避航経路設定部17は操作可能にリスク評価部16と接続されており、通信が可能である。避航経路設定部17は、自船200の避航経路212を生成する。避航経路設定部17は、現在位置214または予測位置を自船200の基準点として、図1に示したように、リスク評価部16に代わって避航経路212を生成する。
Referring again to FIG. 11, the avoidance
図15において、自船200の予測位置は、現在の航路上の予測位置、計画航路202上の予測位置、避航経路212上の予測位置のいずれかである。避航経路設定部17は、現在の速度と自船200の旋回角速度に基づいて予測位置を決定することができる。本実施形態では、避航経路設定部17は、複数の障害物204、206を対象として算出された最大衝突リスク値と、計画航路202、すなわち計画航路に関連する輻輳リスク値に基づいて避航経路212を生成する。
In FIG. 15, the predicted position of
計画航路202に関する複数の障害物を対象に算出された最大衝突リスク値および輻輳リスク値が高い場合、避航経路設定部17は、複数の障害物204および206との衝突を回避するための自船200の避航経路212を生成する。生成された避航経路212は、避航開始点(またはウェイポイント)WP1から避航経路を開始し、計画航路202への復帰点(またはウェイポイント)WP4で計画航路202に戻ることができる。船舶運航者、すなわち、自船200を運航するユーザは、複数の障害物902、904との衝突を回避するため、生成された避航経路212に沿って自船200を航行することができる。
If the maximum collision risk value and congestion risk value calculated for a plurality of obstacles related to the planned
別の実施形態として、自船200は避航経路212を辿っており、避航経路設定部17は、避航経路212に沿って障害物902、904などの複数の障害物に基づいて避航経路212を再生するかどうかを決定する。この実施形態では、計画航路は避航経路212となる。
In another embodiment, the
避航経路が再生成されると、衝突リスク値算出部14は、計画航路を横断または接近しようとする複数の障害物に対する複数の衝突リスク値に基づいて、計画航路に関連付けられた現在の衝突リスク値を決定する。
When the avoidance route is regenerated, the collision risk
計画航路に関連する現在の衝突リスク値が高い場合、自船200と複数の障害物が衝突する危険性が高くなる。現在の衝突リスク値は、0から1までの数値で示される場合がある。なお、衝突リスク値は上記の数値による評価に限定されず、危険の度合いを任意の範囲で設定すればよい。また、現在の衝突リスク値は、自船200が同速度を維持しながら計画航路を航行する際に、周囲の目標のうち最も危険な目標に着目した場合の接近の度合いを示す。
When the current collision risk value related to the planned route is high, the risk of collision between
さらに、衝突リスク値算出部14は、避航経路に沿った複数の障害物に対する複数の衝突リスク値に基づいて、生成される避航経路に伴う避航衝突リスク値を算出する。
Furthermore, the collision risk
避航経路において算出された避航衝突リスク値が高い場合、自船200と複数の障害物が衝突するリスクは高くなる。避航衝突リスク値は、自船200が同速度を維持しながら避航経路を航行する場合に、周囲の障害物のうち最も衝突の怖れの高い障害物に焦点を合わせたときの接近による危険の度合いを示す。避航衝突リスク値は、0から1までの数値で示される場合があるが、上記の数値による評価に限定されず衝突の怖れの度合いを任意の範囲で設定すればよい。
When the avoidance collision risk value calculated on the avoidance route is high, the risk of collision between
輻輳リスク値算出部15はさらに、計画航路に関する輻輳リスク値、および避航経路に関する輻輳リスク値を算出、決定するように構成されている。ここでは、輻輳リスク値は、自船200が同じ速度を維持しながら計画航路を航行する場合に、最も衝突の怖れのある障害物を除く複数の周辺障害物が同時に接近する度合いを示す。
The congestion risk
輻輳リスク値は、複数の障害物に対するそれぞれの衝突リスク値に基づいて算出され、ここではそれらの論理和の値により算出される。計画航路および避航経路に関する輻輳リスク値はそれぞれ0から1の範囲の数値で示すようにしてもよく、ここでは0から1の範囲の数値で示されている。なお、数値の設定の方法やその範囲についてはこれに限らず任意に設定してよい。 The congestion risk value is calculated based on the respective collision risk values for a plurality of obstacles, and here, the congestion risk value is calculated based on the value of their logical sum. The congestion risk values for the planned route and the avoidance route may each be indicated by a numerical value in the range of 0 to 1, and here they are indicated by a numerical value in the range of 0 to 1. Note that the method of setting numerical values and the range thereof are not limited to this, and may be set arbitrarily.
計画航路を対象とした輻輳リスク値は、自船200に同時に接近する障害物の数が多い場合に高くなる。自船200に接近している障害物が一つだけの場合、ここに示す一例では、最大衝突リスクの対象となる最大衝突リスク障害物を除いており、輻輳リスク値を算出すると輻輳リスク値は0となる。自船200に複数の障害物(例えば、他の船舶)接近している場合は、衝突リスク値と輻輳リスク値の両者の数値が異なることになる。
The congestion risk value for the planned route becomes high when the number of obstacles that approach
例えば、複数の障害物がある場合の衝突リスク値および輻輳リスク値は、以下の数式(2)および(3)に基づいて決定される。 For example, the collision risk value and congestion risk value when there are multiple obstacles are determined based on the following equations (2) and (3).
本実施形態では、複数の障害物に対して障害物ごとに衝突リスク値Riskiを計算することができ、複数の障害物には‘N’番号が付される。この例では、次の数式(2)乃至(4)を適用することにより複数の障害物の衝突リスク値を算出する。 In this embodiment, the collision risk value Riski can be calculated for each obstacle with respect to a plurality of obstacles, and the plurality of obstacles are assigned an 'N' number. In this example, the collision risk values of a plurality of obstacles are calculated by applying the following formulas (2) to (4).
ここで、Nは障害物の番号を示す。 Here, N indicates the number of the obstacle.
本実施形態では、次の数式(3)乃至(5)を適用することにより、最大の衝突リスク値を持つ障害物を除く各障害物について求めた衝突リスク値Riskiに基づいて輻輳リスク値を求める。 In this embodiment, by applying the following formulas (3) to (5), the congestion risk value is determined based on the collision risk value Riski determined for each obstacle excluding the obstacle with the maximum collision risk value. .
図11を参照して、航行制御部5は、避航経路設定部17と操作可能に接続されており通信することができる。航行制御部5は、自船200の航行を監視、制御するように構成されており、移動体情報と障害物情報に基づいて、衝突を回避する必要があると判断された場合、自船200が計画航路202を外れて航行するように制御する。これにより、船舶運航者は、衝突リスク値が高い場合に、複数の障害物との衝突を回避させることができ、計画航路または避航経路に沿って安全に自船200を航行させることができる。
Referring to FIG. 11, the
本実施形態では、表示部6は航路計画システム1の外部にあるが、本発明の航路計画システムはそれに限定されないことは当業者には明らかであろう。別の実施形態では、表示部6は、本発明の範囲から逸脱することなく、航路計画システム1の内部にある。
In this embodiment, the
図16および図17に示されるフローチャートを適宜に参照して、本発明の実施形態による航路計画方法1200について説明する。
A
ステップ1202において、計画航路取得部11は、自船200の航路である計画航路202を受信する。航路計画部2は、出航地(出発地)の場所から目的地までの自船200の航行のための1または複数の航路を提供することができる。
In
ステップ1204において、障害物情報取得部13は、1または複数のセンサ部4から障害物情報を受信する。障害物情報には、複数の障害物204、206(または902、904)の位置、移動方向、速度が含まれる。障害物情報には、他の船舶などの他の移動体、潮流、気象、岩礁、座礁船などに関連するさらに1または複数の情報が含まれていてもよい。
In
ステップ1206において、移動体情報取得部12は、自船200の位置、移動方向、速度などの移動体情報を受信する。
In
ステップ1208において、衝突リスク値算出部14は、移動体情報と障害物情報に基づいて、自船200の計画航路に関連する複数の衝突リスク値を求める。一実施形態では、航行すべき航路は計画航路202であるが、別の実施形態として、航行すべき航路は避航経路212であることもある。
In
ステップ1210において、リスク評価部16が計画航路に沿った航行は衝突リスクが低いと判断し、自船200は計画航路を外れて回避する必要がなく避航航路を生成する必要がないと判断した場合、ステップ1204を実行する。
ステップ1210において、リスク評価部16が計画航路で衝突リスクが高いと判断し、計画航路を回避するために自船200を要求し避航航路を生成する必要がある場合、ステップ1212を実行する。
In
In
ステップ1212において、避航経路設定部17は自船200の避航経路を生成し、表示部6の画面に避航経路を表示する。ステップ1214で、衝突リスク値算出部14は、計画航路に沿った複数の障害物に関連する複数の衝突リスク値を決定する。衝突リスク値算出部14は、計画航路と避航経路に対する衝突リスク値をそれぞれ求める。
In
ステップ1216で、輻輳リスク値算出部15は、計画航路の輻輳リスク値、避航経路の輻輳リスク値、自船の合流点(計画航路への復帰点)に到達するまでの距離を算出それぞれ求める。
In
ステップ1218で、リスク評価部16は、計画航路の輻輳リスク値を超える避航経路を候補から除外する。ステップ1220において、所定の輻輳リスク値を超える避航経路を候補から除外する。
In
ステップ1222において、合流点に到達するまでの距離が最も短いものを移動体(自船)の避航経路に選定する。そして、ステップ1224において、移動体(自船)は避航経路に沿って航行する。
In
以上の通り、本発明の航路計画システム1は、船舶運航者、すなわち、自船を運航するオペレータが表示部6の画面に表示された計画航路(計画航路202または避航経路212)および生成された避航経路(避航経路212または他の避航経路)において、障害物となる他船、地形等の複数の周囲障害物との衝突あるいは錯綜を回避することにより、自船200を安全に航行させることができる。
As described above, the
以上が本発明の航路計画システムおよび航路計画方法の実施形態の説明であるが、ここに示される発明の実施形態に関連して記述された様々な例示的な論理ブロックおよび部は、プロセッサのような機械によって実装または実行することができる。 Having thus described embodiments of the route planning system and route planning method of the present invention, various exemplary logical blocks and units described in connection with the embodiments of the invention presented herein are can be implemented or executed by a suitable machine.
プロセッサはマイクロプロセッサでもよいが、コントローラ、マイクロコントローラ、ステートマシン、またはこれらの組み合わせでもよい。プロセッサには、コンピュータの実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含めることができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータの実行可能命令を処理することなく論理演算を実行するその他のプログラム可能なデバイスを含む。 The processor may be a microprocessor, but also a controller, microcontroller, state machine, or a combination thereof. A processor may include electrical circuitry configured to process computer-executable instructions. In another embodiment, the processor includes an application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA), or other programmable device that performs logical operations without processing computer executable instructions. .
プロセッサは、例えば、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、またはその他のそのような構成など、コンピューティングデバイスの組み合わせとして実装することもできる。 A processor may be implemented as a combination of computing devices, such as, for example, a digital signal processor (DSP) and microprocessor combination, multiple microprocessors, one or more microprocessors in combination with a DSP core, or other such configurations. You can also.
ここでは主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは主にアナログコンポーネントを含むこともある。例えば、ここで説明する信号処理アルゴリズムの一部またはすべては、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路によって実装される場合もあり得る。 Although primarily discussed here in terms of digital technology, processors may also include primarily analog components. For example, some or all of the signal processing algorithms described herein may be implemented by analog circuits or mixed analog and digital circuits.
コンピューティング環境には、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、またはデバイス内のコンピューティングエンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含めることができる。 A computing environment includes any type of computer system, including, but not limited to, a computer system based on a microprocessor, mainframe computer, digital signal processor, portable computing device, device controller, or computing engine within a device. can be included.
1 航路計画装置
2 航路計画部
3 全地球航法衛星システム(GNSS)の受信器
4 1または複数のセンサ部
5 航行制御部
6 表示部(ディスプレイ)
11 計画航路取得部
12 移動体情報取得部
13 障害物情報取得部
14 衝突リスク(危険度)算出部
15 輻輳リスク(危険度)算出部
16 リスク評価部
17 避航経路設定部
18 最大衝突リスク値選定部
19 輻輳リスク評価部
20 最大衝突リスク評価部
21 避航経路選定部
22 避航経路候補パターン生成部
100 航路計画システム
200 移動体(自船)
202 計画航路
204,206,902,904 障害物
212 避航経路
302,304,306,308,310,312 輻輳リスク対象障害物
1102 避航経路候補パターン
WP1 (計画航路から避航経路への)避航開始点
WP4 (避航経路等から計画航路への)復帰点
1
11 Planned
202
Claims (31)
前記移動体の位置および移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置および移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部と、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、
複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定するリスク評価部と、
を備える航路計画システム。 a planned route acquisition unit that acquires planned route information indicating a planned route of a mobile object moving on water;
a moving object information acquisition unit that obtains moving object information including the position and movement direction of the moving object;
an obstacle information acquisition unit that acquires obstacle information including a position and a movement direction for each of a plurality of obstacles existing around the mobile object;
a collision risk value calculation unit that calculates a collision risk value indicating the degree of risk of collision between the mobile body and each obstacle based on the mobile body information and the obstacle information;
For a congestion risk obstacle including a plurality of the obstacles, the degree of simultaneous approach of obstacles included in the congestion risk obstacle is determined based on the collision risk value corresponding to each obstacle included in the congestion risk obstacle. a congestion risk value calculation unit that calculates a congestion risk value indicated;
a risk evaluation unit that determines, based on the congestion risk value, whether or not the mobile object needs to navigate an avoidance route that is different from the planned route;
A route planning system equipped with
前記リスク評価部は、
前記輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と前記輻輳リスク値を比較して輻輳リスク評価結果を出力する輻輳リスク評価部を備え、
前記輻輳リスク評価結果に基づいて避航経路の航行の要否を決定する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 1,
The risk assessment department is
comprising a congestion risk evaluation unit that compares the congestion risk threshold value set for the congestion risk value with the congestion risk value and outputs a congestion risk evaluation result;
determining whether or not to navigate the avoidance route based on the congestion risk assessment result;
Route planning system.
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部を備え、
前記リスク評価部は、さらに、
前記最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して最大衝突リスク評価結果を出力する最大衝突リスク評価部を備え、
前記輻輳リスク評価結果と前記最大衝突リスク評価結果とに基づいて避航経路の航行の要否を決定する
航路計画システム。 The route planning system according to claim 2, further comprising:
comprising a maximum collision risk obstacle selection unit that selects a maximum collision risk obstacle corresponding to a maximum collision risk value among the obstacles,
The risk assessment department further includes:
comprising a maximum collision risk evaluation unit that compares a collision risk threshold set for the maximum collision risk value with the maximum collision risk value and outputs a maximum collision risk evaluation result;
A route planning system that determines the necessity of navigating an avoidance route based on the congestion risk evaluation result and the maximum collision risk evaluation result.
前記リスク評価部が、前記避航経路の設定が必要と決定したとき、前記計画航路のうち前記移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する避航経路設定部を備える、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 3, further comprising:
When the risk evaluation unit determines that it is necessary to set the avoidance route, an avoidance route that is different from the planned route is set for part or all of the untraveled route of the mobile object among the planned route. Equipped with a setting section,
Route planning system.
前記避航経路設定部は、さらに、
前記未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に前記計画航路とは異なる経路の1または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させる避航経路候補パターン生成部と、
避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する避航経路選定部と、
を備える航路計画システム。 The route planning system according to claim 4,
The avoidance route setting section further includes:
an avoidance route candidate pattern generation unit that generates an avoidance route candidate pattern that is a candidate for one or more avoidance routes on a route different from the planned route between a avoidance route start point and a planned route return point on the unnavigated route;
an avoidance route selection unit that selects an avoidance route from among the avoidance route candidate patterns;
A route planning system equipped with
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を含めた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 5,
The congestion risk value calculation unit calculates a congestion risk value of the planned route based on a logical sum value of a plurality of collision risk values including a maximum collision risk value among the plurality of collision risk values.
Route planning system.
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 5,
The congestion risk value calculation unit calculates the congestion risk value of the planned route based on the logical sum of a plurality of collision risk values excluding a maximum collision risk value among the plurality of collision risk values.
Route planning system.
前記輻輳リスク値算出部は、前記障害物情報取得部が取得する前記障害物情報に対応する複数の障害物のうち、選定された複数の障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 7,
The congestion risk value calculation unit calculates the congestion risk value based on collision risk values corresponding to a plurality of obstacles selected from among a plurality of obstacles corresponding to the obstacle information acquired by the obstacle information acquisition unit. Calculate the risk value,
Route planning system.
前記輻輳リスク値算出部は、
前記最大衝突リスク値の次に大きい衝突リスク値の準最大衝突リスク値に対応する準最大衝突リスク障害物と
前記準最大衝突リスク値より小さい衝突リスク値を有する障害物と
を含む準最大衝突リスク障害物群のそれぞれの障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 8,
The congestion risk value calculation unit includes:
a semi-maximum collision risk that includes a semi-maximum collision risk obstacle that corresponds to a semi-maximum collision risk value that is the next largest collision risk value after the maximal collision risk value; and an obstacle that has a collision risk value that is smaller than the semi-maximum collision risk value. calculating the congestion risk value based on a collision risk value corresponding to each obstacle in the obstacle group;
Route planning system.
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値と前記避航経路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 9,
The congestion risk value calculation unit calculates a congestion risk value of the planned route and a congestion risk value of the avoidance route based on a logical sum value of the plurality of collision risk values.
Route planning system.
前記衝突リスク値算出部は、さらに、
前記1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記輻輳リスク算出部は、さらに、
前記1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。 A route planning system according to any one of claims 5 to 10,
The collision risk value calculation unit further includes:
calculating the maximum collision risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns;
The congestion risk calculation unit further includes:
calculating the congestion risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns;
Route planning system.
前記衝突リスク値算出部は、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて前記移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記避航経路選定部は、
前記最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、
選定された前記避航経路に対応する前記最大の衝突リスク値が前記計画航路に対する前記最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、
小さいとき前記避航経路の航行を要と判断する、避航経路航行判定部を備える、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 11,
The collision risk value calculation unit includes:
calculating the maximum collision risk value for each of the avoidance route candidate patterns when the mobile object navigates the avoidance route candidate pattern;
The avoidance route selection section includes:
selecting an avoidance route candidate pattern in which the maximum collision risk value is less than or equal to a predetermined threshold as the avoidance route;
determining whether the maximum collision risk value corresponding to the selected avoidance route is smaller than the maximum collision risk value for the planned route;
comprising an avoidance route navigation determination unit that determines that navigation on the avoidance route is essential when it is small;
Route planning system.
前記輻輳リスク値算出部は、前記移動体が選定された前記避航経路を航行する場合の避航経路輻輳リスク値を算出し、
前記避航経路選定部は、さらに、
前記避航経路輻輳リスク値が前記計画航路に対する輻輳リスク値より小さいとき、選定された前記避航経路の航行を要と判断する、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 12,
The congestion risk value calculation unit calculates an avoidance route congestion risk value when the moving object navigates the selected avoidance route,
The avoidance route selection unit further includes:
When the avoidance route congestion risk value is smaller than the congestion risk value for the planned route, determining that navigation on the selected avoidance route is essential;
Route planning system.
前記避航経路選定部は、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて、さらに、前記移動体の該各避航経路候補パターンを航行する距離を加味して避航の要否を決定する
航路計画システム。 The route planning system according to claim 13,
The avoidance route selection section includes:
The route planning system further determines whether or not an avoidance route is necessary for each of the avoidance route candidate patterns, further taking into consideration the distance traveled by the mobile object through each of the avoidance route candidate patterns.
前記避航経路選定部は、
前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である前記避航経路候補パターンのうち、前記移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定する
航路計画システム。 The route planning system according to claim 14,
The avoidance route selection section includes:
Among the avoidance route candidate patterns in which the maximum collision risk value and the congestion risk value are both below a predetermined threshold, the avoidance route candidate pattern that minimizes the distance traveled by the mobile object is selected as the avoidance route. A route planning system.
前記移動体情報は、前記移動体の移動速度を含む、
航路計画システム。 A route planning system according to any one of claims 1 to 10,
The moving object information includes a moving speed of the moving object.
Route planning system.
前記障害物情報は、前記障害物の移動速度を含む、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 16,
The obstacle information includes a moving speed of the obstacle.
Route planning system.
前記障害物情報は、
前記移動体に装着されたレーダー、ライダー、ソナー、イメージセンサのうち、少なくともいずれか1つのデバイスによって検知された情報、
前記自動識別システム受信器によって受信された情報、
前記移動体以外の他船によって送信された情報、または
前記移動体以外の場所で無線通信によって検知された情報
のいずれかを含む、航路計画システム。 The route planning system according to claim 13,
The obstacle information is
Information detected by at least one device among radar, lidar, sonar, and image sensor mounted on the moving body;
information received by the automatic identification system receiver;
A route planning system that includes either information transmitted by a ship other than the mobile object, or information detected by wireless communication at a location other than the mobile object.
前記障害物情報は、さらに他船、潮流、気象、岩礁、または座礁船のうち少なくとも1つを含む、他の物に関する情報を含んでいる、
航路計画システム。 The route planning system according to claim 18,
The obstacle information further includes information regarding other objects, including at least one of other ships, tides, weather, reefs, and stranded ships;
Route planning system.
表示画像上に前記計画航路とともに前記避航経路を表示するディスプレイを備えている、航路計画システム。 The route planning system according to claim 19, further comprising:
A route planning system comprising a display that displays the avoidance route along with the planned route on a display image.
前記出航地から前記目的地までの前記移動体の航行に対する1または複数の航路を提供するルート計画部と、
前記障害情報を取得する1または複数のセンサ部と
を備える、航路計画システム。 The route planning system according to claim 20, further comprising:
a route planning unit that provides one or more routes for the mobile object to navigate from the departure point to the destination;
A route planning system comprising one or more sensor units that acquire the obstacle information.
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得し、
前記移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得し、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得し、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出し、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定し、
該最大衝突リスク障害物を含む1または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出し、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定する、
航路計画方法。 A route planning method, comprising:
Obtain planned route information indicating the planned route of a mobile object moving on water,
Obtaining moving object information including the position, moving direction, and moving speed of the moving object,
Obtaining obstacle information including the position, moving direction, and moving speed for each of a plurality of obstacles existing around the moving object,
Calculating a collision risk value indicating the degree of risk of collision between the moving body and each obstacle based on the moving body information and the obstacle information,
Selecting a maximum collision risk obstacle corresponding to the maximum collision risk value among the obstacles,
For congestion risk obstacles including one or more of the obstacles including the maximum collision risk obstacle, the congestion risk obstacle is determined based on the collision risk value corresponding to each of the obstacles included in the congestion risk obstacle. Calculate the congestion risk value that indicates the degree of simultaneous approach of included obstacles,
Based on the congestion risk value, determining whether or not the mobile object needs to navigate an avoidance route that is different from the planned route;
Route planning method.
前記避航経路の航行の要否は、
前記輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と前記輻輳リスク値を比較して決定する、
航路計画方法。 23. The route planning method according to claim 22,
The necessity of navigating the avoidance route is as follows:
determining by comparing the congestion risk value with a congestion risk threshold set for the congestion risk value;
Route planning method.
前記避航経路の航行の要否は、さらに、
前記最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して決定する、
航路計画方法。 24. The route planning method according to claim 23,
The necessity of navigating the avoidance route further includes:
determining by comparing a collision risk threshold set for the maximum collision risk value with the maximum collision risk value;
Route planning method.
前記避航経路の設定が必要と決定したとき、前記計画航路のうち前記移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する、
航路計画方法。 25. The route planning method according to claim 24, further comprising:
When it is determined that it is necessary to set the avoidance route, setting an avoidance route different from the planned route for a part or all of the route that the mobile object has not navigated among the planned route;
Route planning method.
前記未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に前記計画航路とは異なる経路の1または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させ、
避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する、
航路計画方法。 26. The route planning method according to claim 25, further comprising:
generating an avoidance route candidate pattern that is a candidate for one or more avoidance routes on a route different from the planned route between the avoidance start point and the planned route return point on the unnavigated route;
Selecting an avoidance route from among the avoidance route candidate patterns,
Route planning method.
前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画方法。 27. The route planning method according to claim 26,
calculating a congestion risk value for the planned route based on a logical sum value of a plurality of collision risk values excluding a maximum collision risk value among the plurality of collision risk values;
Route planning method.
前記1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記1または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画方法。 The route planning method according to any one of claims 25 to 27, further comprising:
calculating the maximum collision risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns;
calculating the congestion risk value for each of the one or more avoidance route candidate patterns;
Route planning method.
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて前記移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、
選定された前記避航経路に対応する前記最大の衝突リスク値が前記計画航路に対する前記最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、
小さいとき前記避航経路の航行を要と判断する、
航路計画方法。 The route planning method according to claim 28,
calculating the maximum collision risk value for each of the avoidance route candidate patterns when the mobile object navigates the avoidance route candidate pattern;
selecting an avoidance route candidate pattern in which the maximum collision risk value is less than or equal to a predetermined threshold as the avoidance route;
determining whether the maximum collision risk value corresponding to the selected avoidance route is smaller than the maximum collision risk value for the planned route;
When it is small, it is determined that navigation along the avoidance route is necessary.
Route planning method.
前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である前記避航経路候補パターンのうち、前記移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定する
航路計画方法。 The route planning method according to claim 29,
Among the avoidance route candidate patterns in which the maximum collision risk value and the congestion risk value are both below a predetermined threshold, the avoidance route candidate pattern that minimizes the distance traveled by the mobile object is selected as the avoidance route. Route planning method.
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得させ、
前記移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得させ、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得させ、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出させ、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定させ、
該最大衝突リスク障害物を含む1または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出させ、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定させる、
コンピュータプログラム。 A computer-executable program that, when run on a computer,
Obtain planned route information indicating the planned route of a mobile object moving on water,
acquiring moving body information including the position, moving direction, and moving speed of the moving body;
Obtaining obstacle information including the position, moving direction, and moving speed for each of a plurality of obstacles existing around the moving body;
Calculating a collision risk value indicating the degree of risk of collision between the moving body and each obstacle based on the moving body information and the obstacle information,
Selecting a maximum collision risk obstacle corresponding to the maximum collision risk value among the obstacles,
For congestion risk obstacles including one or more of the obstacles including the maximum collision risk obstacle, the congestion risk obstacle is determined based on the collision risk value corresponding to each of the obstacles included in the congestion risk obstacle. A congestion risk value indicating the degree of simultaneous approach of included obstacles is calculated,
Based on the congestion risk value, it is determined whether or not the mobile object needs to navigate an avoidance route that is different from the planned route;
computer program.
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