JP2024007542A - 航路計画システムおよび航路計画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 船舶等の移動体が複数の他船当の障害物との衝突を回避し、安全に航行できる航路計画装置および方法を提供する。【解決手段】 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、移動体の位置及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、移動体周辺の障害物について位置及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、避航開始点を起点として計画航路とは異なる避航経路の情報を取得する避航経路取得部と、移動体情報と障害物情報に基づいて移動体と各障害物との衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、計画航路と避航経路の夫々について最大衝突リスク値を算出して両者を比較する最大衝突リスク値比較部と、避航経路の最大衝突リスク値が計画航路のそれよりも低い場合、避航経路への航路変更を指示する航路変更信号出力部を備える航路計画システムが提供される。【選択図】 図１

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。

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。

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。

ＵＳ２０２０／０３１０４３４

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。

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。そして、上記の要求に応えるために、複数の障害物や他の船舶との衝突を回避する避航経路を設定することで、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、装置および方法が提供される。

しかしながら、船舶の運航要員が移動体を安全に航行できるようにするために、設定し航路を切り替えようとする避航経路が元の計画航路に比べ衝突のリスクが低減されているかを検証できることが望ましい。また、検証結果に基づいて避航動作を取るにしても、元の計画航路と避航経路の航路長を対比し、より柔軟に避航動作の採否の選択ができることが望ましい。

本発明の航路計画システムは、上記の課題を解決するためになされたものであり、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、移動体が避航を開始する避航開始点を起点として計画航路とは異なる避航経路を設定する避航経路取得部とを備えている。さらに、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、移動体が避航開始点を起点に計画航路上を航行した場合の衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値である計画航路最大衝突リスク値と、移動体が避航開始点を起点に避航経路上を航行した場合の衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値である避航経路最大衝突リスク値とを比較する最大衝突リスク値比較部と、避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値よりも低い場合、避航経路への航路変更を指示する航路変更信号を出力する、航路変更信号出力部と、を備えている。

避航開始点は計画航路上または該計画航路に沿って移動する移動体の現在の航行位置であってもよいし、計画航路上の未航行航路上の任意の位置または計画航路に沿って移動する移動体の現在の航行位置を基点に算出された移動体の将来の位置であってもよい。

また、本発明の航路計画システムはさらに、移動体が避航開始点を起点に計画航路上を所定の時間航行した場合の距離と、移動体が避航開始点を起点に避航経路上を所定の時間航行した場合の距離をそれぞれ算出する距離算出部を備え、航路変更信号出力部はさらに、計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

航路変更信号出力部は、計画航路上の距離と避航経路上の距離の差分を算出し該差分が所定値以下であるとき航路変更信号を出力するようにしてもよいし、計画航路上の距離に対する避航経路上の距離の比率を算出し該比率が所定値以下であるとき航路変更信号を出力するようにしてもよい。

さらに、航路変更信号出力部は、最大衝突リスク値があらかじめ定められた基準範囲以下の場合、航路変更信号を出力し、最大衝突リスク値が基準範囲より小さくない場合、計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

なお、移動体情報にはさらに移動体の速度に関する情報を含み、障害物情報にはさらに障害物の速度に関する情報を含んでいてもよい。また、これらを移動体の位置と移動方向の変化から適宜に算出してもよい。

本発明の航路計画システムは、さらに、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する輻輳リスク値算出部と、輻輳リスク値算出部により算出された計画航路上の避航開始点と復帰点の間における計画経路輻輳リスク値と、避航経路上の避航開始点と復帰点の間における避航経路輻輳リスク値とを比較する輻輳リスク値比較部とを備え、航路変更信号出力部は避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値よりも低く、かつ避航経路の輻輳リスク値が計画航路の輻輳リスク値よりも低い場合、避航経路への航路変更を指示するようにしてもよい。

また、本発明の航路計画システムは、上記の構成において移動体が避航開始点を起点に計画航路上を所定の時間航行した場合の距離と、移動体が避航開始点を起点に避航経路上を所定の時間航行した場合の距離をそれぞれ算出する距離算出部を備えており、航路変更信号出力部はさらに計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて航路変更信号の出力要否を決定する。

ここで、距離設定部は、避航経路を航行する移動体が計画航路上に復帰する復帰点を設定し、計画航路上の避航開始点と復帰点の間の距離、および避航経路上の避航開始点と復帰点の間の距離をそれぞれ算出するようにし、航路変更信号出力部は計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

航路変更信号出力部は、計画航路上の距離と避航経路上の距離の差分を算出し該差分が所定値以下であるとき航路変更信号を出力する、または、計画航路上の距離に対する前記避航経路上の距離の比率を算出し該比率が所定値以下であるとき航路変更信号を出力するようにしてもよい。

航路変更信号出力部は、最大衝突リスク値があらかじめ定められた基準範囲以下の場合、航路変更信号を出力し、最大衝突リスク値が基準範囲より小さくない場合、計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

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するようにしてもよい。あるいは、輻輳リスク値算出部は、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するようにしてもよい。

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するようにしてもよい。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、輻輳リスク値を算出するようにしてもよい。輻輳リスク値算出部は、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避航経路の輻輳リスク値を算出するようにしてもよい。

本発明の航路計画システムにおいて、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に基づいて避航経路候補パターンを避航経路に選定するようにしてもよい。

さらに、上記構成において、輻輳リスク算出部は記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輻輳リスク値を算出し、避航経路取得部は最大の衝突リスク値と輻輳リスク値に基づいて避航経路を設定するようにしてもよい。

上記において、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。

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てもよい。

本発明の航路計画システムは、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、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ようにしてもよい。

本発明の航路計画システムは、避航経路取得部が移動体の外部において生成された避航経路情報を衛星通信などの無線通信を介して取得してもよいし、避航経路設定部において設定された避航経路に関する情報を取得してもよい。避航経路設定部は、避航開始点と計画航路上の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る。

また、避航経路設定部は、移動体が航行する海図を表示するディスプレイと、ディスプレイに表示される海図上からユーザが設定する経路を受信するユーザインタフェースとを備え、ここで設定される避航経路の情報を取得するようにしてもよい。

本発明の航路計画方法は、出発地から目的地までの航路を計画する航路計画方法であって、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、移動体の位置および移動方向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および移動方向を含む障害物情報を取得し、移動体が避航を開始する避航開始点を起点として計画航路とは異なる避航経路に関する情報を取得する。そして、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について、前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、移動体が避航開始点を起点に計画航路上を航行した場合の、衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、移動体が避航開始点を起点に避航経路上を航行した場合の、衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、をそれぞれ算出し、計画航路最大衝突リスク値と避航経路最大衝突リスク値とを比較し、避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値よりも低い場合、避航経路への航路変更を指示する航路変更信号を出力する。

避航開始点は計画航路上をまたは該計画航路に沿って移動する移動体の現在の航行位置であってもよいし、計画航路上の未航行航路上の任意の位置または計画航路に沿って移動する移動体の現在の航行位置を基点に算出された移動体の将来の位置であってもよい。

また、本発明の航路計画方法は、移動体が避航開始点を起点に計画航路上を所定の時間航行した場合の距離と、移動体が避航開始点を起点に避航経路上を所定の時間航行した場合の距離をそれぞれ算出する距離算出部を備え、航路変更信号出力部はさらに、計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

本発明の航路計画方法は、最大衝突リスク値があらかじめ定められた基準範囲以下の場合、航路変更信号を出力し、最大衝突リスク値が基準範囲より小さくない場合、計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

本発明の航路計画方法はさらに、複数の障害物を含む輻輳リスク障害物について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、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、計画航路上の避航開始点を起点とする計画経路輻輳リスク値を算出し、避航経路上の避航開始点を起点とする避航経路輻輳リスク値を算出し、計画経路輻輳リスク値と避航経路輻輳リスク値とを比較し、避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値よりも低くかつ避航経路の輻輳リスク値が計画航路の輻輳リスク値よりも低い場合、避航経路への航路変更を指示するようにしてもよい。

また、本発明の航路計画方法は計画航路上に移動体が復帰する復帰点を設定し、避航開始点と復帰点の間の計画航路上の距離と、避航経路上の避航開始点と復帰点の間の避航経路上の距離をそれぞれ算出し、計画航路上の距離と避航経路上の距離に基づいて航路変更信号の出力要否を決定するようにしてもよい。

本発明のコンピュータプログラムは、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、移動体の位置および移動方向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、位置および移動方向を含む障害物情報を取得させ、移動体が避航を開始する避航開始点を起点として計画航路とは異なる避航経路に関する情報を取得させ、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について移動体情報と障害物情報に基づいて、移動体が避航開始点を起点に計画航路上を航行した場合の、衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、移動体が避航開始点を起点に避航経路上を航行した場合の、衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値とをそれぞれ算出させ、計画航路最大衝突リスク値と避航経路最大衝突リスク値とを比較させ、避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値よりも低い場合、避航経路への航路変更を指示する航路変更信号を出力する。

本発明の航路計画システムは、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設定される避航経路と元の計画航路の間で衝突リスクを対比し、その結果に基づいて避航動作の採否の選択ができるので自船などの移動体を安全に航行させることができる。

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、あくまでも一実施形態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。
本発明の航路計画システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態における計画航路上を航行する自船と、自船に接近する他船との位置関係を示す図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態における衝突リスク値を算出するための移動体（自船）と障害物（他船）との位置関係を示す図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態における自船と他船との位置関係に対応した衝突リスク値を示す図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態における自船と他船が最も近い距離に位置するまでの時間と衝突リスク値との関係を示す図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態における衝突リスク値を算出するための自船と他船との位置関係を示す図で、他船の周囲に設定されたバンパー領域を示す図である。 図６に示す図において、さらに自船の周囲にもバンパーエリア（領域）が設定されていることを示す図である。 本発明の航路計画システムの自船と他船との関係の一例を示す図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態において、自船が計画航路を航行した場合の自船と他船との距離の変化、および自船が避航経路を航行した場合の自船と他船との距離の変化をそれぞれ示す図である。 本発明の航路計画システムの一実施形態における自船が計画航路を航行したときの最大衝突リスク値と避航経路を航行したときの最大衝突リスク値の関係を示す図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態の構成を示す図であって、図１に示す構成に対してさらに距離算出部を備えた構成を示すブロック図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの最大衝突リスク値と避航経路を航行したときの最大衝突リスク値の関係を示す図で、あらかじめ定められた基準範囲にあることを示す図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの最大衝突リスク値と避航経路を航行したときの最大衝突リスク値の関係を示す図で、あらかじめ定められた基準範囲外にあることを示す図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの避航開始点から復帰点までの距離と避航経路を航行したときの避航開始点から復帰点までの距離との関係の一例を示す図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの避航開始点から復帰点までの距離と避航経路を航行したときの避航開始点から復帰点までの距離との関係の別の一例を示す図である。 本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態の構成を示す図であって、図1に示す構成に対してさらに輻輳リスク値算出部と輻輳リスク値比較部を備えた構成を示すブロック図である。 本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態における自船と周囲の複数の他船が存する状態の一例を示す図である。 本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態の構成を示す図であって、図１に示す構成に対してさらに輻輳リスク値算出部と輻輳リスク値比較部、および距離算出部を備えた構成を示すブロック図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの輻輳リスク値と避航経路を航行したときの輻輳リスク値の関係を示す図である。 本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの輻輳リスク値と避航経路を航行したときの輻輳リスク値の関係を示す図で、あらかじめ定められた基準範囲外にあることを示す図である。 本発明の航路計画方法の一実施形態における処理を示すフローチャートである。 図２１に示す本発明の航路計画方法の一実施形態における処理を示すフローチャートのつづきである。

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。

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。

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。

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は、本発明の航路計画システムの一実施形態における計画航路上を航行する自船と、自船に接近する他船との位置関係を示す図である。

以下、移動体２００は適宜に自船２００ともいうことにする。

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。

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、また適宜に船舶に装備されるか、航路計画システム１００に組み込まれるディスプレイ６を参照しながら航行制御部５による操船をして自船２００計画航路２０２に沿って航行させる。

航行制御部５は、航路変更信号出力部１７と操作可能に接続されている。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。

図２に示されているように、本一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。

図１において、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。本一実施形態では、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。

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。本一実施形態では、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。

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。本一実施形態では、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。

航路計画システム１００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。なお、移動体情報にはさらに移動体の速度に関する情報を含み、障害物情報にはさらに障害物の速度に関する情報を含んでいてもよい。また、これらを移動体の位置と移動方向の変化から適宜に算出してもよい。

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。

本一実施形態では、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。

本一実施形態では、理解を容易にするために、図２に示す自船周辺に存する障害物は障害物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、２以上の任意の数の障害物を含んでいてもよい。

本一実施形態では、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。

図１に戻って、航路計画システム１００は、航路計画部２から自船２００の計画航路に関する情報を取得する計画航路取得部１１、ＧＮＳＳ受信器３で得られる自船２００の位置情報等を取得する移動体情報取得部１２、センサ４により検知等された障害物情報を取得する障害物情報取得部１３を備えている。そして、これらの情報に基づいて自船２００の避航経路を設定する避航経路取得部１４を備えている。

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。

本一実施形態では、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。

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。本一実施形態では、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。

避航経路取得部は、移動体の外部において生成された避航経路情報を衛星通信などの無線通信を介して取得してもよいし、避航経路設定部において設定された避航経路に関する情報を取得してもよい。避航経路設定部は、避航開始点と計画航路上の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る。

また、避航経路設定部は、移動体が航行する海図を表示するディスプレイと、ディスプレイに表示される海図上からユーザが設定する経路を受信するユーザインタフェースとを備え、ここで設定される避航経路の情報を取得するようにしてもよい。

さらに、所定周期で自船２００の周囲の状況を検知し、所定の周期で随時避航経路を設定してもよいし、障害物が検知され当該障害物の衝突リスク値が高いと判断されたときに避航経路を設定してもよい。

ここでは、所定の周期で自船２００の周囲の状況を検知し、避航経路設定部７おいて所定の周期で避航経路を設定する。この避航経路設定部７は、避航経路の候補となる避航経路候補パターンを自動生成す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所定の条件、例えば衝突リスク値評価を行って選定する避航経路選定部とを備えている。

本発明の航路計画システム１００は上記の構成に加え、衝突リスク値算出部１５、最大衝突リスク値比較部１６、および航路変更信号１７を備えている。衝突リスク値算出部１５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１５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の算出については、図３乃至図７を参照して後ほど詳細に説明する。

図８は、自船２００が計画航路２０２上を航行し、そこに障害物となる他船２０４と他船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、順次接近してくる様子を示している。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と自船２００の計画航路上で干渉、衝突する可能性がある。

図９は、自船２００が計画航路上の避航を開始する避航開始点から所定時間航行した場合の、他船２０４に対する距離の変化（実線）および他船２０６に対する距離の変化（破線）ならびに、自船２００が避航開始点において計画航路から外れて避航経路を上記と同じ所定時間だけ航行した場合の他船２０４に対する距離の変化（一点鎖線）および他船２０６に対する距離の変化（二点鎖線）をそれぞれ示している。

自船２００が計画航路上を避航した場合、図８に示す状況下では他船２０４が接近してくるので両者の距離は接近し、図９における黒丸印で示す位置で最接近となりその後両者は互いに離れていくのでその距離は増加する。続いて、他船２０６が接近するが最接近した状態でもその距離は他船２０４よりは大きい。すなわち、衝突リスクは小さい。したがって、計画航路上の最大衝突リスク値は他船２０４が最接近した状態に基づいて算出される。

他方、自船２００が避航経路上を避航した場合、図８に示す状況下ではやはり他船２０４が接近してくるので両者の距離は接近し、図９の一点鎖線で示されるとおりの変化を示す。その距離は計画航路上を航行した場合の距離より大きい。ところが、他船２０６が接近してくるとその最接近距離は白丸印で示される距離まで近接し、自船２００が計画航路上を航行した場合の他船２０４に対する最接近距離よりも小さい。すなわち、衝突リスクは大きい。したがって、避航経路の最大衝突リスク値は他船２０６が最接近した状態に基づいて算出され、この値は、計画航路の最大リスク値よりも大きくなる。

図１に戻って、衝突リスク値算出部１５は、自船２００の移動体情報と他船２０４および２０６に対する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衝突リスク値をそれぞれ算出するように構成されている。

衝突リスク値算出部１５は、自船２００のある地点、または計画航路上または自船２００が現在いる位置を避航開始点とし、計画航路上を航行した場合の障害物（他船）との衝突リスク値を移動体情報取得部１２と障害物情報１３で取得した情報に基づいて算出する。同様に、上記避航開始点を起点として、同じ所定の時間避航経路上を航行した場合の衝突リスク値を算出する。

そして、本発明の航路計画システムは、さらに最大衝突リスク値比較部１６を備えており、衝突リスク値算出部１５から上記衝突リスク値が入力される。最大衝突リスク値比較部１６は、計画航路と避航経路のそれぞれの衝突リスク値について、その最大値を算出し、両者を比較する。

最大衝突リスク値比較部１６は、計画航路最大リスク値と避航経路最大リスク値をそれぞれ算出した上で両者の値を比較する。ここに示す本実施例の一例では、上述したように、自船２００の避航経路上における他船２０６に対する最大衝突リスク値が、計画航路上の他船２０４よりも高いので、その比較結果を航路変更信号出力部に出力する。

なお、図９を参照した上記説明では、自船２００が現に計画航路上にいる位置から避航を開始するとしこれを避航開始点としたが、避航開始点はこれに限定されるものではなく、計画航路上とは実際の位置は海況などの影響を受け齟齬が生じている場合もあるが、このような場合であってもよい。

また、自船２００が現在いる位置でなく計画航路の未航行航路上の任意の点であってもよいし、上記の実際に居る位置を基点とし自船２００の移動体情報に基づいて算出される予測位置であってもよい。

図１０は、本発明の航路計画システムの一実施形態における自船が計画航路を航行したときの最大衝突リスク値と避航経路を航行したときの最大衝突リスク値の関係を示す図である。

ここでは、３つのケースについて示す。すなわち、ケース１においては、計画航路最大リスク値は０．７１、避航経路のそれは０．３８であり、避航経路の方がその値は小さい。また、ケース２ではともに０．５２であり、ケース３では０．３６と０．７３である。

ケース１においては、計画航路の最大衝突リスク値に対して避航経路のそれは大幅に低減されており、計画航路を航行するより、避航経路を航行したほうが衝突リスクは低減することを示している。ケース２では両者の数値が同じなので衝突リスクは計画航路を航行しても避航経路に変えても変わらないことを示している。ケース３では避航経路のそれはむしろ大きくなっており、計画航路をそのまま航行する方が衝突リスクは低く抑えることができることを示している。

上記のように、本発明の航路計画システム１００は、障害物を回避する目的で設定した避航経路により衝突リスクが低減されるかを検討することが可能になる。

次に、自船の障害物との衝突リスクの算出について図３から図７の各図を適宜参照して説明する。図３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１５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。

衝突リスク値算出部１５は、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。本一実施形態では、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。

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１５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。

衝突リスク値算出部１５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。

本一実施形態では、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。

本一実施形態において、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。

本一実施形態では、衝突リスク値算出部１５はさらに、他船が最接近距離３０２に到達するのに要する時間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１５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。

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、本一実施形態では、自船２００と障害物２０４との最接近距離Ｄｃと、他船が最接近点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。

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。

図４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の衝突リスク値を示している。

図５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。

図６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。

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７に示すように、本一実施形態では、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。

本一実施形態では、衝突リスク値算出部１５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１５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。

図７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エリア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、本一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。

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。

図７に示すように、本一実施形態では、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。

本一実施形態では、衝突リスク算出部１５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１５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１１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。

次に、図１１を参照して、最大衝突リスク値の比較に加え、計画航路と避航経路それぞれの避航開始点からの距離も加味した航路変更の要否判断について説明する。

図１１は本発明の航路計画システム１００の別の一実施形態の構成を示すブロック図であり、図１に示す一実施形態の構成と比して距離算出部１８を備える点で異なる。距離算出部１８は、計画航路取得部１１と避航経路取得部１４のそれぞれから航路に関する情報を取得し、計画航路と避航経路のそれぞれの避航開始点からの距離を算出する。

ここで、避航開始点からの距離は、避航開始後所定の時間を経過したときの自船２００が航行した距離を、計画航路と避航経路の夫々について算出してもよい。計画航路上に自船２００が避航経路から復帰する復帰点を設定し、避航開始点と復帰点の間の距離を、計画航路と避航経路の夫々について算出してもよい。

避航開始点の位置の設定については、すでに説明した通り、現在の自船２００の位置としてもよいし、計画航路の未航行航路上の位置等を想定してもよい。

上記の距離の算出結果は、航路変更信号出力部に出力され、最大衝突リスク値１６から出力される計画航路と避航経路それぞれの最大衝突リスク値の比較の結果と併せて航路変更の要否が決定される。

図１２および図１３はともに本発明の航路計画システムの別の実施形態において自船が計画航路を航行したときの最大衝突リスク値と避航経路を航行したときの最大衝突リスク値の関係を示す図である。

図１２は、両者の関係を示す図中の位置があらかじめ定められた基準範囲にあることを示しており、図１３には、これがあらかじめ定められた基準範囲外にあることを示している。すなわち、図中のグレーの網掛け部分があらかじめ定められた基準範囲の一例を示しており、黒丸で示される両者の関係はこの基準範囲内にある。基準範囲は、計画航路に対して設定された避航経路（１）の最大衝突リスク値が十分に低いことを示しており、この基準範囲内にあればより高い安全性を確保するために、後述する輻輳リスク値や計画航路と避航経路（１）の両者の距離の差分が大きくても避航経路（１）に航路を切り替えた方がよいことを示すものである。

他方、図１３においては、計画航路と設定された避航経路（２）との最大衝突リスク値の関係を示す黒丸は、図中、右下の領域、すなわちリスクが低減される位置にはあるが、基準範囲内にはない。すなわち、避航経路（２）に航路を変更することにより最大衝突リスクは低減できるものの、避航経路（１）のような大きな低減は期待できない。

この場合、避航経路（２）への航路変更は行わないという決定もなし得るが、さらに別の要素を加味して、上記の要否決定を行うこともできる。図１１に示す位置実施形態においては、計画航路と避航経路のそれぞれの避航開始点から復帰点までの距離を算出し、これも判定要素に加えて決定をしている。避航経路（２）への航路変更を行うことによるリスク低減の効果は大きくはないが、早期に計画航路に復帰できるというメリットがある。

図１４および図１５はともに、避航経路の避航開始点から復帰点までの計画航路上の距離と、設定した避航経路の避航開始点から復帰点までの距離、すなわち、総経路長との関係を示している。図１４では、計画航路上の距離（３．８ＮＭ）に対して避航経路の総経路長（７．２ＮＭ）の増加距離は３．４ＮＭとなり大きいが、図１５に示す結果は両者の距離はほぼ同じである。したがって、このように増加する距離が小さい場合には、避航経路を選択するということも可能になる。

本一実施形態では、避航開始点から計画航路と避航経路をそれぞれ所定時間だけ航行した場合を例に挙げて説明したが、あらかじめ計画航路上に自船２００の復帰点を設定し、計画航路と避航経路をそれぞれ航行した場合の距離を算出するようにしてもよい。

なお、上記の場合、計画航路の方が避航経路より距離が短いと考えられるが、避航経路の方が計画航路よりも距離が短くなることがあって、この場合にも上記条件を満たすようであれば避航経路へ変更する判断をしてもよいことはいうまでもない。

次に、本発明の航路計画システムにおいて、輻輳リスク値を航路変更の要否決定に加味する構成について図１６および図１７を参照しながら説明する。

本一実施形態においては、図１６に示すように、輻輳リスク値算出部１９と輻輳リスク値比較部２０を備え、この結果を航路変更信号出力部における要否判定に用いている点で図１に示した一実施形態の構成と異なる。

輻輳リスク値算出部１９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１５と通信して、図１７に示す計画航路２０２に沿った複数の障害物（他船）２０４およびその他の障害物（他船）３０４乃至３１２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。

そして、輻輳リスク値算出部１９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。

輻輳リスク値算出部１９は、複数の障害物２０４、および障害物３０４乃至３１２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。本一実施形態においては、輻輳リスク値算出部１９は、複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値、すなわち障害物２０４に対する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。

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。

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１９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。

なお、本一実施形態では、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。

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。図１６に示す構成はこれに従った構成である。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。

なお、ここまで説明してきた避航経路は、図１７において、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もよい。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。

次に、本発明の航路計画システムのさらに別の一実施形態について図１８を参照して説明する。

図１８に示す本発明の航路計画システムの一実施形態は、図１１に示す一実施形態が備える距離算出部１８と、図１６に示す一実施形態が示す輻輳リスク値算出部１９と輻輳リスク値比較部２０の双方を備える。そして、最初に示した最大リスク値比較部１６で比較された結果と、輻輳リスク値比較部２０で比較された結果と、距離算出部１８で算出された計画航路と避航経路の距離の差分の結果につき、航路変更信号出力部１７において総合して航路変更の判断を行う。

図１９は、自船２００が計画航路上を航行した場合の輻輳リスク値と避航経路上を航行した場合の輻輳リスク値の関係を示した図であり、最大衝突リスク値と同様に、両者の値の大小によって１－３の３つの関係に区分される。

図２０は、上記の関係において領域を、計画航路に対する避航経路の輻輳リスク値の改善度合いが大きい、すなわちリスク値の数値が大幅に低減するあらかじめ定められた基準範囲と、大幅な改善度合いは期待できないがリスク値が低減する領域（いずれも右下半分）と、改善が期待できずむしろリスク値が増大する左上の領域に区分される。

例えば、避航経路の最大衝突リスク値が図１２におけるあらかじめ定められた基準領域内にあり、かつ輻輳リスク値も図２０の右下に示されるあらかじめ定められた基準領域内に位置するときには、距離に関係なく避航経路への航路変更をするという判断をし得る。

他方、あらかじめ定められた範囲内になく、大きな衝突リスクの改善が期待できないときは、距離の差分を参照して航路変更の要否を判断するということが可能になる。具体的には、最大衝突リスク値または輻輳リスク値は改善されるものの、大きな改善は見込めないが計画航路に早期に復帰できる、いわゆるショートリターンが可能な避航経路であれば避航経路への航路変更を行うというタイプ別の航路計画の設定が可能になる。

表１は、最大衝突リスク値、輻輳リスク値および計画航路と避航経路の距離の差分の３つの評価要素に対するタイプの分類の一例を示す表である。このように本発明の航路計画システムは、避航経路に対する衝突リスクを適切に評価したうえで、避航経路の距離も加味し柔軟に航路の設定が可能になる。

したがって、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をさらに安全に航行させることができる。

次にこれまで説明してきた航路計画の構成に基づく航路計画方法について、図２１と図２２を参照して説明する。

図２１に示すように、ステップ１２０２で移動体（自船）の出発地（又は現在値）から目的地までの航路を示す計画航路を設定又は外部から受信し、ステップ１２０４で移動体（自船）の計画航路上の避航開始点とそこを起点とする避航経路を設定または外部から受信する。

ステップ１２０６において移動体（自船）の位置、移動方向（及び速度）を含む移動体情報を取得し、ステップ１２０８において１又は複数の障害物（他船）の位置、移動方向（及び速度）を含む障害物情報を取得する。

ステップ１２１０において、移動体情報と障害物情報に基づいて、計画航路、避航経路それぞれについて各障害物（他船）に対する衝突リスク値を算出し、ステップ１２１２において計画航路、避航経路それぞれについて最大衝突リスク値を算出する。

ステップ１２１４では、避航経路の最大衝突リスク値と計画航路の最大衝突リスク値を比較して避航経路の衝突リスクが計画航路に対して大幅に改善しているか、すなわち、所定以上に最大衝突リスク値が低減しているかを判定し、改善度合いを判断する。改善していれば、ステップ１２２２に進んでそのまま避航経路に航路を変更するための航路切替信号を出力する。この切替信号によって自船の航路計画を表示するディスプレイにその旨を知らせる表示をしてもよいし、この信号により操舵を制御するなど直接航行制御をしてもよい。

他方、ステップ１２１６において、避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値より大きく、何らの衝突リスクの低減になっていないのであれば、その避航経路は採用されずそのまま終了となる。

避航経路の最大衝突リスク値が計画航路の最大衝突リスク値より等しいか小さいのであれば、ステップ１２１８において、避航経路の輻輳リスク値と計画航路の輻輳リスク値を比較し、大きく改善されている、すなわち所定の基準領域内にあるのであればそのまま避航経路に航路を変更する航路変更信号を出力する。

他方、輻輳リスク値においては大きな改善がない場合であっても、ステップ１２２０において、計画航路と避航経路の距離を比較し、その差分または比率を算出し、それが所定の範囲内であれば避航経路に航路を変更する航路変更信号を出力する。

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。

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。

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。

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。

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。

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）
７ 避航経路設定部
８ 避航経路候補パターン生成部
９ 避航経路選定部
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 避航経路取得部
１５ 衝突リスク（危険度）算出部
１６ 最大衝突リスク値比較部
１７ 航路変更信号出力部
１８ 距離算出部
１９ 輻輳リスク算出部
２０ 輻輳リスク比較部
１７ 避航経路取得部
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
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 （避航経路から計画航路への）復帰点

Claims (38)

1. 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、
   前記移動体の位置と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、位置と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、
   前記移動体が避航を開始する避航開始点を起点として前記計画航路とは異なる避航経路を示す避航経路情報を取得する避航経路取得部と、
   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、
   前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を航行した場合の、前記衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値である計画航路最大衝突リスク値と、
   前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を航行した場合の、
   前記衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値である避航経路最大衝突リスク値と、を比較する最大衝突リスク値比較部と、
   前記避航経路の最大衝突リスク値が前記計画航路の最大衝突リスク値よりも低い場合、前記避航経路への航路変更を指示する航路変更信号を出力する、航路変更信号出力部と、
   を備える、航路計画システム。
2. 請求項１に記載の航路計画システムであって、
   前記避航開始点は、前記計画航路上をまたは該計画航路に沿って移動する前記移動体の現在の航行位置である、
   航路計画システム。
3. 請求項１に記載の航路計画システムであって、
   前記避航開始点は、前記計画航路上の未航行航路上の任意の位置、または前記計画航路に沿って移動する前記移動体の現在の航行位置を基点に算出された前記移動体の将来の位置である、
   航路計画システム。
4. 請求項１に記載の航路計画システムであって、さらに、
   前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を所定の時間航行した場合の距離と、
   前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を所定の時間航行した場合の距離をそれぞれ算出する距離算出部を備え、
   前記航路変更信号出力部は、さらに、前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
   航路計画システム。
5. 請求項４に記載の航路計画システムであって、
   前記航路変更信号出力部は、
   前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離の差分を算出し該差分が所定値以下であるとき、前記航路変更信号を出力する、
   航路計画システム。
6. 請求項４に記載の航路計画システムであって、
   前記航路変更信号出力部は、
   前記計画航路上の距離に対する前記避航経路上の距離の比率を算出し該比率が所定値以下であるとき、
   前記航路変更信号を出力する、
   航路計画システム。
7. 請求項４乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
   航路変更信号出力部は、
   前記最大衝突リスク値があらかじめ定められた基準範囲以下の場合、前記航路変更信号を出力し、
   前記最大衝突リスク値が前記基準範囲より小さくない場合、前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
   航路計画システム。
8. 請求項７に記載の航路計画システムであって、
   前記移動体情報は、さらに前記移動体の速度に関する情報を含む、
   航路計画システム。
9. 請求項８に記載の航路計画システムであって、
   前記障害物情報は、さらに前記障害物の速度に関する情報を含む、
   航路計画システム。
10. 請求項１に記載の航路計画システムであって、さらに、
    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、
    前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を航行した場合の、前記輻輳リスク値である計画航路輻輳リスク値と、
    前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を航行した場合の、前記輻輳リスク値である避航経路輻輳リスク値と
    を比較する輻輳リスク値比較部と、を備え、
    前記航路変更信号出力部は、
    前記避航経路最大衝突リスク値が前記計画航路最大衝突リスク値よりも低く、かつ
    前記避航経路輻輳リスク値が前記計画航路輻輳リスク値よりも低い場合、前記避航経路への航路変更を指示する、
    航路計画システム。
11. 請求項１０に記載の航路計画システムであって、
    前記避航開始点は、前記計画航路上をまたは該計画航路に沿って移動する前記移動体の現在の航行位置である、
    航路計画システム。
12. 請求項１０に記載の航路計画システムであって、
    前記避航開始点は、前記計画航路上の未航行航路上の任意の位置、または前記計画航路に沿って移動する前記移動体の現在の航行位置を基点に算出された前記移動体の将来の位置である、
    航路計画システム。
13. 請求項１０に記載の航路計画システムであって、さらに、
    前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を所定の時間航行した場合の距離と、
    前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を所定の時間航行した場合の距離をそれぞれ算出する距離算出部を備え、
    前記航路変更信号出力部は、さらに、前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
    航路計画システム。
14. 請求項１３に記載の航路計画システムであって、
    前記航路変更信号出力部は、
    前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離の差分を算出し該差分が所定値以下であるとき、前記航路変更信号を出力する、
    航路計画システム。
15. 請求項１４に記載の航路計画システムであって、
    前記航路変更信号出力部は、
    前記計画航路上の距離に対する前記避航経路上の距離の比率を算出し該比率が所定値以下であるとき、
    前記航路変更信号を出力する、
    航路計画システム。
16. 請求項１３乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    航路変更信号出力部は、
    前記最大衝突リスク値があらかじめ定められた基準範囲以下の場合、前記航路変更信号を出力し、
    前記最大衝突リスク値が前記基準範囲より小さくない場合、前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
    航路計画システム。
17. 請求項１６に記載の航路計画システムであって、
    前記移動体情報は、さらに前記移動体の速度に関する情報を含む、
    航路計画システム。
18. 請求項１７に記載の航路計画システムであって、
    前記障害物情報は、さらに前記障害物の速度に関する情報を含む、
    航路計画システム。
19. 請求項１８に記載の航路計画システムであって、
    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。
20. 請求項１９に記載の航路計画システムであって、
    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。
21. 請求項２０に記載の航路計画システムであって、
    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。
22. 請求項２１に記載の航路計画システムであって、
    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。
23. 請求項２１に記載の航路計画システムであって、
    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。
24. 請求項２３に記載の航路計画システムであって、
    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に基づいて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。
25. 請求項２４に記載の航路計画システムであって、
    前記輻輳リスク算出部は、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し、
    前記避航経路取得部は、前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値に基づいて前記避航経路を設定する、
    航路計画システム。
26. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    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。
27. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    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。
28. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    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。
29. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    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航路計画部と、
    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。
30. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    前記避航経路取得部は、前記移動体の外部において生成された前記避航経路情報を、無線通信を介して取得する
    航路計画システム。
31. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    前記避航経路取得部は、
    前記避航開始点と計画航路上の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、
    を備える避航経路設定部から前記避航経路情報を取得する、
    航路計画システム。
32. 請求項１、または請求項１０乃至請求項１５のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
    前記避航経路取得部は、
    前記移動体が航行する海図を表示するディスプレイと、
    前記ディスプレイに表示される前記海図上からユーザが設定する経路を受信するユーザインタフェースと、
    を備える避航経路設定部から前記避航経路情報を取得する、
    航路計画システム。
33. 出発地から目的地までの航路を計画する航路計画方法であって、
    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、
    前記移動体の位置および移動方向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、位置および移動方向を含む障害物情報を取得し、
    前記移動体が避航を開始する避航開始点を起点として前記計画航路とは異なる避航経路を取得し、
    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について、前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、
    前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を航行した場合の、前記衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を航行した場合の、前記衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、をそれぞれ算出し、
    前記計画航路最大衝突リスク値と前記避航経路最大衝突リスク値とを比較し、前記避航経路の最大衝突リスク値が前記計画航路の最大衝突リスク値よりも低い場合、前記避航経路への航路変更を指示する航路変更信号を出力する、
    航路計画方法。
34. 請求項３３に記載の航路計画方法であって、さらに、
    前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を所定の時間航行した場合の距離と、前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を所定の時間航行した場合の距離をそれぞれ算出し、
    前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
    航路計画方法。
35. 請求項３４に記載の航路計画方法であって、
    前記最大衝突リスク値があらかじめ定められた基準範囲以下の場合、前記航路変更信号を出力し、
    前記最大衝突リスク値が前記基準範囲より小さくない場合、前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
    航路計画方法。
36. 請求項３３に記載の航路計画方法であって、さらに、
    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、
    前記計画航路上の前記避航開始点とする計画経路輻輳リスク値を算出し、前記避航経路上の前記避航開始点とする避航経路輻輳リスク値を算出し、
    計画経路輻輳リスク値と避航経路輻輳リスク値とを比較し、
    前記避航経路の最大衝突リスク値が前記計画航路の最大衝突リスク値よりも低く、かつ前記避航経路の輻輳リスク値が前記計画航路の輻輳リスク値よりも低い場合、前記避航経路への航路変更を指示する、
    航路計画方法。
37. 請求項３３または請求項３６に記載の航路計画方法であって、さらに、
    前記計画航路上に前記移動体が復帰する復帰点を設定し、前記避航開始点と前記復帰点の間の計画航路上の距離と、前記避航経路上の前記避航開始点と前記復帰点の間の避航経路上の距離をそれぞれ算出し、
    前記計画航路上の距離と前記避航経路上の距離に基づいて前記航路変更信号の出力要否を決定する、
    航路計画方法。
38. 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、
    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、位置および移動方向を含む障害物情報を取得させ、
    前記移動体が避航を開始する避航開始点を起点として前記計画航路とは異なる避航経路を取得し、
    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について、前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、前記移動体が前記避航開始点を起点に前記計画航路上を航行した場合の、前記衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、前記移動体が前記避航開始点を起点に前記避航経路上を航行した場合の、前記衝突リスク値のうち最大の衝突リスク値と、をそれぞれ算出させ、
    前記計画航路最大衝突リスク値と前記避航経路最大衝突リスク値とを比較させ、前記避航経路の最大衝突リスク値が前記計画航路の最大衝突リスク値よりも低い場合、前記避航経路への航路変更を指示する航路変更信号を出力する、
    コンピュータプログラム。

Images