JP2727705B2 - 操船支援表示装置 - Google Patents

操船支援表示装置

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JP2727705B2 JP1311106A JP31110689A JP2727705B2 JP 2727705 B2 JP2727705 B2 JP 2727705B2 JP 1311106 A JP1311106 A JP 1311106A JP 31110689 A JP31110689 A JP 31110689A JP 2727705 B2 JP2727705 B2 JP 2727705B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、操船支援表示装置に係るものであり、詳し
くは、操船に必要な情報(航海用データ)を、表示され
るデータのうちで船速により補正しなければならないデ
ータについて精度の改善を行ったり及び又は前記データ
を人間により認識しやすい形で表示する画像表現の改善
を行った操船支援表示装置に関するものである。
<従来の技術> 船舶には航海用データを得るためにジャイロコンパ
ス,音波ログ,電磁ログ,レーダ,風向/風速計等の各
種航法測定器が搭載されている。
例えば、風向・風速については、その観測データは動
いている船舶に対する相対的なものである関係上、一般
的には風速計等の表示装置を用いて前記該当する測定器
からの信号をそのまま表示していた。
又、別に、前記該当する測定器からの信号を対地速度
や修正針路等を表示(セグメントがLED等で構成され
る)できる装置に導いて内部に設けられた演算手段を用
いて前記対地速度や修正針路等の計算を行った上で、計
算結果データを例えばレシーバーを介してラッチ/ドラ
イバー回路に導く一方、表示アドレスをレシーバー,デ
コーダを介して前記データが導かれたラッチ/ドライバ
回路に導くことによって、4ビットデータ,4ビットアド
レスによる対地速度や修正針路の表示を各々3桁づつの
数字表示で行うようにしていた。
<発明が解決しようとする課題> ところで、上述する内の前者についてのみ考えてみた
場合、即ち、前記風向・風速について真風向・真風速を
知りたい場合、現在表示されている相対風向・相対風速
から、船舶の速度成分を差し引いて演算してやらなけれ
ばならず、叉、その船の速度成分自体の精度が悪かった
場合には演算結果の真風向・真風速に悪影響を与える。
一方、上述する内後者についてのみ考えてみた場合、
操船に必要な航法データは、前記対地速度及び修正針路
だけではない。ところがこのような構成の従来の操船支
援表示装置にあって、他のデータも表示しようとすれ
ば、当然その他の表示をするための表示器を設ける必要
があるので全体の表示部分はかなり大きくなり、統括的
に視認できなくなる。又、主演算部から操船支援表示器
間のケーブル本数も大きくなってしまうために装置全体
の大型化や繁雑化(これに伴うメンテナンスの複雑化等
の他の附随することへ波及する問題点を抱えることにな
る)を避けられないという問題点があった。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、各
種測定装置からの情報をもとに演算処理を施して、表示
装置を用いて操作者・観測者により認識しやすい形で高
精度で表示し、より安定した効率の良い操船を実現する
ことができる操船支援表示装置を提供するものである。
その目的の内の1つとしては、常に最も精度のよい船
の速度を用いて相対風向,相対風速から真風向,真風速
を算出して表示装置を用いて操作者・観測者により認識
しやすい形で高精度で表示し、より安定した効率の良い
操船を実現することができる操船支援表示装置を提供す
るものである。
更に又その目的の内の1つとしては、表示器で自船位
置と目標物の相対関係,風,潮流の外乱等の各種情報を
操作者・観測者により認識しやすい極座表示で一括して
表示し、より安定した効率の良い操船を実現することが
できる操船支援表示装置を提供するものである。
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するために、本発明は、 各種の航法データに基づいて操船に必要な情報を表示
するように構成された操船支援表示装置において、 前記航法データのうち船速に関するデータを計測する
複数の計測手段と、この複数の速度計測手段のうちの一
つを選択するモード選択手段と、風向及び風速を計測す
る風向・風速計測手段と、前記モード選択手段で選択し
た速度データと船の移動方向に関するデータ及び風向・
風速計測手段により計測した値を用いて真風速及び真風
向を演算する演算手段を有し、前記表示装置は少なくと
も前記演算手段により演算した真風向,真風速,自船位
置,及び目標位置を極座標表示するとともに、前記風速
が所定値未満の場合は前記真風向,真風速を未表示とす
ることを特徴とする。
<作用> 真風向・真風速について見た時、船に対する相対デー
タである風向・風速の観測データ、ジャイロコンパス,
電磁ログ及び音波ログ等から得られる船そのものの観測
データにより算出した船の速度や移動方向(針路方向)
等に関連する計算データを用い、これ等データのうちか
ら状況に応じて最良のデータを選択して風向,風速の観
測データを補正することにより真風向,真風速を算出し
て表示する。
又、座標表示まで考え、前記各種観測データを信号演
算して自船位置,自船針路,目標位置及び船速等の操船
に必要な航法データとして(RS422等のシリアル信号と
して)信号処理用演算部に導き、信号処理用演算部及び
この信号処理演算部で制御されるグラフィックコントロ
ーラ部等により画像信号処理した後、操船支援表示器に
おいてカラーグラフィック表示を行う。この時の操船支
援表示器にあっては、メイン表示を極座標系で表示す
る。即ち、自船位置と目標位置との相対関係を明確に極
座標系で表示すると同時に、自船針路,風向き及びセッ
ト(ドラフト方位)の方向等についても前記信号処理用
演算部でその量的関係について計算して極座標系で可変
表示させることにより視認性を改善する。
<実施例> 実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の具体的な実施例である操船支
援表示装置のブロッ系統図である。第2図は第1図の説
明に供するタイムチャート、第3図は第1図の説明に供
する図である。
第1図乃至第3図において、Seは真風向・真風速を算
出するのに必要な各種データを観測するセンサ群であ
り、この時に、Se1をシンクロ信号を出力する風向計,Se
2をAC電圧信号を出力する風速計(風向計,風速計を風
信儀という),Se3をシンクロ信号(方位信号)を出力す
るジャイロコンパス,Se4をRS232C信号を出力する電磁ロ
グ,Se5をRS232C信号を出力する音波ログとする。α
センサ群Seで検出した船に対する相対データである風向
・風速の観測データやジャイロコンパス等から得られる
船そのものに対する観測データを入力して、船の速度や
移動方向(針路方向)等に関連する計算データを用いて
これ等計算データのうちから状況に応じて最良のデータ
を選択して、風向,風速の観測データを補正することに
より真風向・真風速を算出する演算手段であり、この演
算結果を表示器hに出力して真風向,真風速の値を表示
する構成となっている。具体的には、データ入力部
α01,CPU(演算手段)α02,RAM(ランダムアクセスメモ
リ)α03,ROM(リードオンリメモリ)α04,ステータス
入力部α05及び表示出力I/Fα06から成る。この時に、
データ入力部α01は、センサ群Seで検出したデータを入
力する部分であり、S/Dコンバータ,A/Dコンバータ,シ
リアルデータコントローラ等から構成されて、センサか
らのデータ(シンクロ信号,AC電圧信号,RS232C信号等)
に合せた形のデジタルデータに変換する。CPUα02は、R
OMα04に記憶されたプログラムの手順に従い入力データ
から真風向,真風速を算出して表示出力I/Fα05を介し
て表示器hに出力する。ここでRAMα03はCPUα02の演算
動作時のバッファとして出力する。ステータス入力部α
05は、例えば電磁ログモードと音波ログモードの各切替
位置を有するモード切替スイッチ(どの入力データを用
いて真風方向,真風速を算出するかを設定するスイッ
チ)SW1からの切替情報を入力する。
ここで、表示器hで表示する内容を真風向及び真風速
とした時、入力データは相対風向及び相対風速であるの
で、前記ROMα04に以下のような条件(データ変換機
能)を格納することによりCPUで換算演算が施される。
今、入力データとして、相対風向(m/s)をWf,相対風
速(m/s)をθr,音波ログ又は電磁ログを用いたときに
得られる自船速力をVx,Vy,自船針路をθとした時、X方
向の真風速Vxw(Kt)とy方向の真風速Vyw(Kt)は、 Vxw=Wf・cosθ−Vx …(1) Vyw=Wf・sinθ−Vy …(2) となる。従って真風速Vwは、 Vw=(Vxw 2+Vyw 21/2 …(3) となる。但し、Vw=0のときにθ=0とする。この時
に、θを船の針路方向に対する真風向即ち針路方向に
対してどの方向から風が向かってきているかを表わすも
のとする。このθωは、 θ=arcsin(Vyw/Vw) …(4) で表わすことができる。但し、 Vxw<0のときθ=π−θw, Vxw≧0でθ<0ならθ=θ+2π, 又、|Vyw/Vw|≧1のときに Vyw≧0ならばθ=π/2, Vyw<0ならばθ=−π/2 とする。従って、真風向θABSωは、 θABSw=θω+θ …(5) となる。但し、θABSw≧π/2のときは、 θABSw=θABSw−2π …(6) となる。
これ等の演算条件に基づいて、第2図のようなフロー
チャートに基づいてCPUα02で演算動作が成され、表示
器hで表示が成される。
即ち、スタート後において、“モード読込”で、モー
ド切替スイッチSW1のステータスにより電磁ログモード
か音波ログモードかを読込む。次に“データ読込”で、
モードにより必要なデータを読込む。即ち、電磁ログモ
ード時は風向計,風速計,ジャイロコンパス及び電磁ロ
グからのデータの読込をし、音波ログモード時は風向
計,風速計,ジャイロコンパス及び音波ログからのデー
タの読込みをする。次に“演算”で、読込んだデータか
ら上記演算条件に基づいて真風向,真風速を算出する。
そして“表示”でこの演算結果である真風向及び真風速
を表示する。
尚以上の説明において船の速度の検出にジャイロコン
パス,電磁ログ及び音波ログを使用し、これ等いずれか
をその時々で選択するようになっているが、船の速度を
知る方法はこれ以外にもGPS,ロランC,デッカ,レーダ等
種々のものがあるのでこれ等を用いるようにしても同様
の効果を得られることはいうまでもない(GPS,ロランC,
デッカ,レーダ等からは位置データが入力されることと
なるから、これ等位置データを微分すれば速度は容易に
得られることとなる)。この場合は、当然のことながら
データ入力部の構成,モード切替スイッチの増設及び船
の速度を算出するプログラムの追加等適切な方法を講じ
れば良いことはいうまでもない。
このことにより、従来、船が動いている時には相対的
な風向,風速しか直接見ることができなかったことが、
常に最良の船の速度を用いて補正演算した真方向,真風
速を常時知ることができるようになる。
ところで以上述べた手段は真方向,真風速のみである
が、これを更に拡大して、これ等と共に、操船から更に
必要とする情報を表示するように、以下のような操船支
持装置を具体的に構成することができる。これを第4図
以下に示す図面で説明する。
第4図は本発明の第2の具体的な実施例である操船支
援表示装置のブロッ系統図、第5図は第4図のグラフィ
ック表示器で表示される具体的一表示の例を示す図、第
6図は第4図に入力するシリアル信号の説明に供する
図、第7図は第4図の動作の説明に供するフローチャー
トである。
第4図乃至第7図において、αは航法データ及び画
面切換や画面表示の縮尺切換のステータス信号を入力し
てこれ等信号を演算処理して表示に必要なデータを制御
信号として出力する信号処理演算制御手段である。この
信号処理演算制御手段αは、シリアル/パラレル変換
部1,ステータス入力回路4,信号処理用演算部(CPU)5,
アドレスデコーダ6,プログラムメモリ(ROM)7及びラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)8からなる。
この時に信号処理演算制御手段αの各機能は以下の
ように動作する。シリアル/パラレル変換部1は、第6
図に示すような構成の主演算処理部Ms(詳細は後述)か
ら例えば自船位置,自船針路,目標位置及び船速等の操
船に必要な航法データをシリアル信号として入力(RS42
2等の時分割なシリアル伝送で受信)し、例えばこの入
力したシリアル信号を8ビットのパラレル信号に変換し
てデータバスDB1を経由して信号処理用演算部(CPU)5
に出力する。ここで、符号2は画面切換スイッチであ
り、自船中心,目標位置中心及びデジタルデータ表示の
画面切換えを行う。符号3は縮尺切換えスイッチであ
り、画面表示の縮尺を切換える。ステータス入力回路4
には、この画面切換えスイッチ2と縮尺切換えスイッチ
3が接続されており、これ等スイッチの開閉状態(ステ
ータス信号)を入力してデータバスDB1を経由してデー
タ2ビット分をCPU5に送る。このCPU5には更にシリアル
/パラレル変換部1,前記(1)乃至(6)式及びこれに
関連する条件式等の一連の処理の手順等が予め書き込ま
れているROM7,受信データを格納するRAM8及びアドレス
デコーダ6がアドレスバスAB1で接続されてアドレス信
号の授受が行われる。
尚、前記主演算処理部Msは、前記したセンサ群Seから
の信号をシグナルコンディショナMs1で受けてデジタル
信号に変換し、演算部Ms2で自船位置を求める計算等を
行い、得られた演算結果のでデータ列を時分割に伝送す
るためのフォーマット変換をフォーマット変換部Ms3
施し、パラレル/シリアル変換部でパラレル/シリアル
変換を行った後にRS422で前記シリアル信号として信号
処理演算制御手段αに出力する。この主演算処理部Ms
の動作を第7図の上部“主演算処理部での処理”として
記載する。
符号9はグラフックコントローラ(G.C)であり、前
記信号処理演算制御手段αからのデータ(RAM8からデ
ータバスDB1を経由して送られるデータ)をグラフィッ
ク用データに変換し、変換後の描画データをグラフィッ
クデータバスGD1を経由して、このG.Cからのコントロー
ル信号にもとづいて自船位置と目標物の相対関係を極座
表示する共に各種情報を極座表系で可変表示する機能に
信号を送る。この機能は、ここではビデオRAM10,パラレ
ル/シリアル変換部11及び例えばCRTやLCD等で構成され
グラフィック表示器(操船支援表示器,以下「表示器」
という)12から成る。
この機能は、ビデオRAM10においてG.C9から送られて
きた描画データを同じくG.C9からグラフィックアドレス
バスGA1を経由して送られてくるアドレス信号に基づい
て格納し、パラレル/シリアル変換部11においてビデオ
RAM10から送られてくるパラレルデータ(16ビット)を
表示用シリアル信号に変換し、表示器12においてパラレ
ル/シリアル変換部11から送られてくる表示用シリアル
信号に基づいて、より安定した効率の良い操船を実現す
るために、自船位置と目標物の相対関係,風,潮流の外
乱等の各種情報を上記したようにCPU/G.C等で信号処理
した後の信号に基づいて、操作者・観測者により認識し
やすい極座表示で例えばドットマトリックスのカラーグ
ラフィック表示をする。
この結果として第5図のような表示ができる。尚、第
5図の表示例として、自船位置表示,ドリフト,セット
表示を示す。以下にこれについて詳述する。
第5図において、前記表示器12にあっては、CPUやG.C
9により、メイン表示を、目標位置中心として極座標を
表示することにより自船位置との相対関係を明確にす
る。この時に、図示するように前記目標物が危険物の時
には自船がその危険領域に入らないようにするため、領
域をハッチングで示したりする。この時にも極座標系で
表示しておくことにより人間が認識しやすい形の表現と
することができる。又、自船針路,風向き及びセット
(ドラフト方位)のシンボルの長さ(この長さはCPU5で
演算して決める)は、その船速,風速,ドリフトが大き
くなれば長くなり、より人間の視覚に訴えるように表示
される。但し、この時のシンボルの最大長,最小長は、
例えば風向き(前記したような演算によって求められた
真方向)シンボルは風速3Kt(ノット)未満で消す(こ
の理由は、3Kt未満になると風は一定方向から吹かず、
自船位置を中心にして風向きシンボルが回ることになり
見苦しいためである)というように予め設定される。方
向等についても前記信号処理用演算部でその量的関係に
ついて計算して極座標系で可変表示させることにより視
認性を改善する。又、表示画面のここでは左上隅に電磁
ログから入力された速度である対水速度(L−SPD 4.0
と表示),風信儀より入力された相対風速を前記演算式
から求めた真風速Vw(WΙND 5.0),及び,自船推測
位置を自船確定位置でベクトル演算で引き、更に測定期
間中の時間で割ることにより求めたドリフト(ドリフト
速度,A−DFT 2.0)等がデジタル表示されるようにする
ことで更に情報密度を上げることができる。
この時の動作のフローは第7図の下部“操船支援表示
装置での処理”として示すようになる。
<発明の効果> 本発明は、以上説明したように構成されているので、
自船位置と目標物の相対関係,風,潮流の外乱等の各種
情報を操作者・観測者により認識し易くするとともに、
風速が所定値未満の場合は真風向,真風速を表示しない
ようにしたので、より視認性の高い表示装置が実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の具体的な実施例である操船支援
表示装置のブロッ系統図、第2図は第1図の説明に供す
るタイムチャート、第3図は第1図の説明に供する図、
第4図は本発明の第2の具体的な実施例である操船支援
表示装置のブロッ系統図、第5図は第4図のグラフィッ
ク表示器で表示される具体的一表示の例を示す図、第6
図は第4図に入力するシリアル信号の説明に供する図、
第7図は第4酢の動作の説明に供するフローチャートで
ある。 1……シリアル/パラレル変換部、4……ステータス入
力回路、5……信号処理用演算部(CPU)、9……グラ
フィックコントローラ(G.C)、10……ビデオRAM、11…
…パラレル/シリアル変換部、12……グラフィック表示
器(表示器)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各種の航法データに基づいて操船に必要な
    情報を表示するように構成された操船支援表示装置にお
    いて、前記航法データのうち船速に関するデータを計測
    する複数の船速計測手段と、この複数の船速計測手段の
    うちの一つを選択するモード選択手段と、風向及び風速
    を計測する風向・風速計測手段と、前記モード選択手段
    で選択した速度データと船の移動方向に関するデータ及
    び風向・風速計測手段により計測したデータを用いて真
    風速及び真風向を演算する演算手段を有し、前記表示装
    置は少なくとも前記演算手段により演算した真風向,真
    風速,自船位置,及び目標位置を極座標表示とするとと
    もに、前記風速が所定値未満の場合は前記真風向,真風
    速を未表示することを特徴とする操船支援表示装置。
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