JP3535887B2 - 自動操舵方法および装置 - Google Patents
自動操舵方法および装置Info
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- JP3535887B2 JP3535887B2 JP03503994A JP3503994A JP3535887B2 JP 3535887 B2 JP3535887 B2 JP 3535887B2 JP 03503994 A JP03503994 A JP 03503994A JP 3503994 A JP3503994 A JP 3503994A JP 3535887 B2 JP3535887 B2 JP 3535887B2
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- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 117
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 1
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 102220495430 Glutaredoxin-like protein C5orf63_S12A_mutation Human genes 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
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- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、予め設定した複数の通
過ポイント間を結ぶ各航路に沿って航行できるよう、航
路変更を行うための自動操舵方法およびその装置に関す
る。
過ポイント間を結ぶ各航路に沿って航行できるよう、航
路変更を行うための自動操舵方法およびその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最初に紛らわしい語句の定義をする。
進路方位：進むべき(指針)方位
針路方位：船首の方位
従来の航法装置の制御による航行状況を図１に示してい
る。Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3…は設定した通過ポイントであり、
現在の航路(現航路)Ｑ12と次に進む航路(新航路)Ｑ23と
のなす角度を変針角θPという。各航路に対しては、図
中示したように、側方へのずれの許容を示す許容航路幅
Ｗが与えられている。進路変更のための頻繁な舵駆動
は、舵の駆動機構に負担がかかるばかりでなく航行のエ
ネルギーロスが生じることから、自船Ｓの航行コースが
この許容航路幅Ｗ内にあれば、正規の航路へのコース修
正は行わないようにしている。
る。Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3…は設定した通過ポイントであり、
現在の航路(現航路)Ｑ12と次に進む航路(新航路)Ｑ23と
のなす角度を変針角θPという。各航路に対しては、図
中示したように、側方へのずれの許容を示す許容航路幅
Ｗが与えられている。進路変更のための頻繁な舵駆動
は、舵の駆動機構に負担がかかるばかりでなく航行のエ
ネルギーロスが生じることから、自船Ｓの航行コースが
この許容航路幅Ｗ内にあれば、正規の航路へのコース修
正は行わないようにしている。
【０００３】通過ポイントＰ1を通過した船Ｓは、通過
ポイントＰ1とＰ2を結ぶ現航路Ｑ12に沿って一定の方位
で航行し、現航路Ｑ12から、通過ポイントＰ2，Ｐ3を結
ぶ新航路Ｑ23へ航路変更するに際しては、自船Ｓの船速
及び操舵特性から決まる旋回半径Ｒ1に基づき、図１に
示したように、現航路Ｑ12上に変針点Ｂが設定される。
ポイントＰ1とＰ2を結ぶ現航路Ｑ12に沿って一定の方位
で航行し、現航路Ｑ12から、通過ポイントＰ2，Ｐ3を結
ぶ新航路Ｑ23へ航路変更するに際しては、自船Ｓの船速
及び操舵特性から決まる旋回半径Ｒ1に基づき、図１に
示したように、現航路Ｑ12上に変針点Ｂが設定される。
【０００４】尚、この変針点Ｂで変針動作が開始される
が、船体の慣性により、船Ｓが実際に変針開始するのは
変針点Ｂを行き過ぎたＣ点(変針開始点)である。Ａ点
は、この変針点Ｂが接近したことを知らせる近接警報点
である。各航路Ｑには警報航路幅Ｗが許容されているこ
とから、通過ポイントＰ2を中心とし、各Ａ，Ｂ点をそ
れぞれ通る半径Ｌａ，Ｌｂの円Ｑa，Ｑbを通過した時
に、近接警報出力および変針が行われる。
が、船体の慣性により、船Ｓが実際に変針開始するのは
変針点Ｂを行き過ぎたＣ点(変針開始点)である。Ａ点
は、この変針点Ｂが接近したことを知らせる近接警報点
である。各航路Ｑには警報航路幅Ｗが許容されているこ
とから、通過ポイントＰ2を中心とし、各Ａ，Ｂ点をそ
れぞれ通る半径Ｌａ，Ｌｂの円Ｑa，Ｑbを通過した時
に、近接警報出力および変針が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の変針方法におい
ては、船Ｓの運行コースが正規の航路Ｑ12よりずれた場
合には旋回半径を、航路Ｑ12を進んだ場合の半径Ｒ1よ
り小さくなることを図２を用いて説明する。尚、図２に
おいては、コースずれに伴う旋回半径の変化を明確に示
すためにコースずれを誇張して描いている。
ては、船Ｓの運行コースが正規の航路Ｑ12よりずれた場
合には旋回半径を、航路Ｑ12を進んだ場合の半径Ｒ1よ
り小さくなることを図２を用いて説明する。尚、図２に
おいては、コースずれに伴う旋回半径の変化を明確に示
すためにコースずれを誇張して描いている。
【０００６】正規の航路Ｑ12より図中右側にずれた航路
Ｑ'12上を船Ｓ'が航行している時、通過ポイントＰ2ま
での距離がＬbとなるＢ'点を通過した時に変針が開始さ
れ、そしてこれより航路Ｑ'12上を行き過ぎたＣ'点で船
Ｓ'が実際に変針する。この場合、正規の航路Ｑ12を進
んだ場合の旋回半径と同じ半径Ｒ1で旋回したのでは図
示したように、次に移行すべき新航路Ｑ23に対してオー
バーランしてしまう。これを避けるには、半径Ｒ2(＜Ｒ
1)で旋回しなくてはならないが、その場合には、船Ｓに
許容される最小旋回半径を下回ってしまうことがある。
船Ｓが正規の航路Ｑ12から左側方にずれた場合も同じよ
うに旋回半径が小さくなる。
Ｑ'12上を船Ｓ'が航行している時、通過ポイントＰ2ま
での距離がＬbとなるＢ'点を通過した時に変針が開始さ
れ、そしてこれより航路Ｑ'12上を行き過ぎたＣ'点で船
Ｓ'が実際に変針する。この場合、正規の航路Ｑ12を進
んだ場合の旋回半径と同じ半径Ｒ1で旋回したのでは図
示したように、次に移行すべき新航路Ｑ23に対してオー
バーランしてしまう。これを避けるには、半径Ｒ2(＜Ｒ
1)で旋回しなくてはならないが、その場合には、船Ｓに
許容される最小旋回半径を下回ってしまうことがある。
船Ｓが正規の航路Ｑ12から左側方にずれた場合も同じよ
うに旋回半径が小さくなる。
【０００７】上記の変針点Ｂは、船速および操舵機構に
基づく旋回半径から決定したと述べたように、船速が小
さければ、変針点を示す半径Ｌbが小さくなる。
基づく旋回半径から決定したと述べたように、船速が小
さければ、変針点を示す半径Ｌbが小さくなる。
【０００８】図３は、船Ｓが速度Ｖでもって、変針角θ
1とした通過点Ｐ2を通過する場合であって、この時の変
針点を示す半径はＬ1とする。図４は、図３と同じ変針
角θ1とした通過点Ｐ2を速度Ｖ/２で通過する場合であ
って、この時には変針点を示す半径をＬ2(＜Ｌ1)として
いる。
1とした通過点Ｐ2を通過する場合であって、この時の変
針点を示す半径はＬ1とする。図４は、図３と同じ変針
角θ1とした通過点Ｐ2を速度Ｖ/２で通過する場合であ
って、この時には変針点を示す半径をＬ2(＜Ｌ1)として
いる。
【０００９】しかし、図４では、船Ｓ'で示すように正
規の航路Ｑ12よりある程度ずれると、変針点である半径
Ｌ2地点を通過しなくなるため自動操舵できなくなる。
規の航路Ｑ12よりある程度ずれると、変針点である半径
Ｌ2地点を通過しなくなるため自動操舵できなくなる。
【００１０】船速が同じであっても、通過ポイントでの
変針角が小さい場合にも、変針点を示す半径Ｌbを小さ
くできることがわかる。図５は、変針角θ2(＜θ1)の通
過点Ｐ2を速度Ｖで通過する場合であって、変針点を示
す半径をＬ2(＜Ｌ1)としている。この場合も船Ｓ'が航
路Ｑ12よりある程度ずれると半径Ｌ2地点を通過しなく
なる。
変針角が小さい場合にも、変針点を示す半径Ｌbを小さ
くできることがわかる。図５は、変針角θ2(＜θ1)の通
過点Ｐ2を速度Ｖで通過する場合であって、変針点を示
す半径をＬ2(＜Ｌ1)としている。この場合も船Ｓ'が航
路Ｑ12よりある程度ずれると半径Ｌ2地点を通過しなく
なる。
【００１１】このことは、近接警報点Ａに対しても同様
のことが言え、正規の航路Ｑ12よりコースずれが生じる
と、通過ポイントＰ2より半径Ｌaの地点である近接警報
点を通過しなくなり、変針点に接近したことを警報でき
なくなる。
のことが言え、正規の航路Ｑ12よりコースずれが生じる
と、通過ポイントＰ2より半径Ｌaの地点である近接警報
点を通過しなくなり、変針点に接近したことを警報でき
なくなる。
【００１２】今までの説明は一定のターンレート、それ
故、一定の旋回半径で旋回できた場合である。しかしな
がら従来の操舵装置では、一旦、旋回動作に入れば、指
定の旋回半径となるような指令を舵機構に与えているだ
けで、実際に指定通りに旋回しているかについては感知
していないため、その間に潮流や風速によって船体が押
し流されたりすると、旋回動作が終了した時点で新航路
から大きく外れていたりして精度の良い航路変更が行え
なかった。
故、一定の旋回半径で旋回できた場合である。しかしな
がら従来の操舵装置では、一旦、旋回動作に入れば、指
定の旋回半径となるような指令を舵機構に与えているだ
けで、実際に指定通りに旋回しているかについては感知
していないため、その間に潮流や風速によって船体が押
し流されたりすると、旋回動作が終了した時点で新航路
から大きく外れていたりして精度の良い航路変更が行え
なかった。
【００１３】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、現航路から新航路へ航路変更の際
に、現時点でのコースずれに関係なく常に一定の半径
(又はターンレート)で旋回でき、又、旋回終了時点で新
航路へ精度良く航路変更できる自動操舵方法およびその
装置を提供することを目的とする。
なされたものであり、現航路から新航路へ航路変更の際
に、現時点でのコースずれに関係なく常に一定の半径
(又はターンレート)で旋回でき、又、旋回終了時点で新
航路へ精度良く航路変更できる自動操舵方法およびその
装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本第１発明の自動操舵方
法(請求項１)は、現在の航路(現航路)ＱXから一定のタ
ーンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ
航路変更(変針)する自動操舵方法において、前記ターン
レートτおよび船速Ｖより、変針点Ｂを現航路ＱX上に
求め、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ラ
インＬBを求め、この変針ラインＬBを自船が通過すれ
ば、上記変針を開始することを特徴とし、本第１発明の
自動操舵方法に基づく自動操舵装置(請求項４)は、現在
の航路(現航路)ＱXから一定のターンレートτでもって
旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更(変針)する自
動操舵装置において、前記ターンレートτおよび船速Ｖ
より、変針点Ｂを現航路ＱX上に求める手段(１Ｃ)と、
この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ラインＬB
を求める手段(1D)とを備え、この変針ラインＬBを自船
が通過すれば、上記変針を開始することを特徴とする。
法(請求項１)は、現在の航路(現航路)ＱXから一定のタ
ーンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ
航路変更(変針)する自動操舵方法において、前記ターン
レートτおよび船速Ｖより、変針点Ｂを現航路ＱX上に
求め、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ラ
インＬBを求め、この変針ラインＬBを自船が通過すれ
ば、上記変針を開始することを特徴とし、本第１発明の
自動操舵方法に基づく自動操舵装置(請求項４)は、現在
の航路(現航路)ＱXから一定のターンレートτでもって
旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更(変針)する自
動操舵装置において、前記ターンレートτおよび船速Ｖ
より、変針点Ｂを現航路ＱX上に求める手段(１Ｃ)と、
この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ラインＬB
を求める手段(1D)とを備え、この変針ラインＬBを自船
が通過すれば、上記変針を開始することを特徴とする。
【００１５】本第２発明の自動操舵方法(請求項２)は、
現在の航路(現航路)ＱXから一定のターンレートτでも
って旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更(変針)す
る自動操舵方法において、現時点での新航路Ｑ Y に対す
る回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y へのコースずれ
量から演算された、航路変更に必要な回頭角Ｙの大きさ
の比較結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”
から、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正
する“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とし、
本第２発明の自動操舵方法に基づく自動操舵装置(請求
項５)は、現在の航路(現航路)ＱXから一定のターンレー
トτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更
(変針)する自動操舵装置おいて、現時点での新航路Ｑ Y
に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からのコ
ースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回頭
角Ｙの大きさを判定する手段(１Ｈ)を備え、該手段の判
定結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”か
ら、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正す
る“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とする。
現在の航路(現航路)ＱXから一定のターンレートτでも
って旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更(変針)す
る自動操舵方法において、現時点での新航路Ｑ Y に対す
る回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y へのコースずれ
量から演算された、航路変更に必要な回頭角Ｙの大きさ
の比較結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”
から、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正
する“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とし、
本第２発明の自動操舵方法に基づく自動操舵装置(請求
項５)は、現在の航路(現航路)ＱXから一定のターンレー
トτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更
(変針)する自動操舵装置おいて、現時点での新航路Ｑ Y
に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からのコ
ースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回頭
角Ｙの大きさを判定する手段(１Ｈ)を備え、該手段の判
定結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”か
ら、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正す
る“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とする。
【００１６】本第２発明の自動操舵方法(請求項３)は、
現在の航路(現航路)ＱXから一定のターンレートτでも
って旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更(変針)す
る自動操舵方法において、指定した旋回半径Ｒもしくは
前記ターンレートτおよび船速Ｖより決まる旋回半径Ｒ
に基づき、変針点Ｂを現航路ＱX上に求め、この変針点
Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ラインＬBを求め、こ
の変針ラインＬBを自船が通過すれば、上記ターンレー
トτに基づく変針を開始し、この変針時での新航路Ｑ Y
に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からのコ
ースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回頭
角Ｙの大きさの比較結果に基づき、“ターンレートτに
基づく変針”から、航路よりのコースずれ量に基づき進
路方位を修正する“航路キープ制御”に切り替えること
を特徴とし、本第２発明の自動操舵方法に基づく自動操
舵装置(請求項６)は、現在の航路(現航路)ＱXから一定
のターンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)Ｑ
Yへ航路変更(変針)する自動操舵装置において、指定し
た旋回半径Ｒもしくは前記ターンレートτおよび船速Ｖ
より決まる旋回半径Ｒに基づき、変針点Ｂを現航路ＱX
上に求める手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路
ＱYに平行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)と、この
変針ラインＬBを自船が通過することにより上記ターン
レートτに基づく変針を開始し、その変針時での新航路
Ｑ Y に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からの
コースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回
頭角Ｙの大きさを判定する手段(１Ｈ)を備え、該手段の
判定結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”か
ら、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正す
る“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とする。
現在の航路(現航路)ＱXから一定のターンレートτでも
って旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航路変更(変針)す
る自動操舵方法において、指定した旋回半径Ｒもしくは
前記ターンレートτおよび船速Ｖより決まる旋回半径Ｒ
に基づき、変針点Ｂを現航路ＱX上に求め、この変針点
Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ラインＬBを求め、こ
の変針ラインＬBを自船が通過すれば、上記ターンレー
トτに基づく変針を開始し、この変針時での新航路Ｑ Y
に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からのコ
ースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回頭
角Ｙの大きさの比較結果に基づき、“ターンレートτに
基づく変針”から、航路よりのコースずれ量に基づき進
路方位を修正する“航路キープ制御”に切り替えること
を特徴とし、本第２発明の自動操舵方法に基づく自動操
舵装置(請求項６)は、現在の航路(現航路)ＱXから一定
のターンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)Ｑ
Yへ航路変更(変針)する自動操舵装置において、指定し
た旋回半径Ｒもしくは前記ターンレートτおよび船速Ｖ
より決まる旋回半径Ｒに基づき、変針点Ｂを現航路ＱX
上に求める手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路
ＱYに平行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)と、この
変針ラインＬBを自船が通過することにより上記ターン
レートτに基づく変針を開始し、その変針時での新航路
Ｑ Y に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からの
コースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回
頭角Ｙの大きさを判定する手段(１Ｈ)を備え、該手段の
判定結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”か
ら、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正す
る“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とする。
【００１７】
【作用】請求項１の自動操舵方法によれば、変針を開始
する変針点として、新航路ＱYに平行とした変針ライン
ＬBを設定したので、自船にコースずれがあっても、変
針開始点から新航路ＱYまでの距離が常に一定となり、
よって、旋回半径もコースずれのない時の旋回半径と同
じとなり、又、コースずれが大きくても従来の操舵方法
のように、変針点を通過しなくなるといったことはな
く、従って安定した自動操舵を行える。
する変針点として、新航路ＱYに平行とした変針ライン
ＬBを設定したので、自船にコースずれがあっても、変
針開始点から新航路ＱYまでの距離が常に一定となり、
よって、旋回半径もコースずれのない時の旋回半径と同
じとなり、又、コースずれが大きくても従来の操舵方法
のように、変針点を通過しなくなるといったことはな
く、従って安定した自動操舵を行える。
【００１８】請求項２の操舵方法によれば、ターンレー
トτに基づく変針よりも、航路よりのコースずれ量に基
づき進路方位を修正する航路キープ制御に切り替えた方
が精度良く変針できると判定した時点で、ターンレート
τに基づく変針から航路キープ制御に切り替えるため、
精度良く航路変更を行える。
トτに基づく変針よりも、航路よりのコースずれ量に基
づき進路方位を修正する航路キープ制御に切り替えた方
が精度良く変針できると判定した時点で、ターンレート
τに基づく変針から航路キープ制御に切り替えるため、
精度良く航路変更を行える。
【００１９】請求項１および請求項２の操舵方法を組み
合わせた、請求項３の操舵方法によれば、安定した自動
操舵が可能となると共に、精度の良い航路変更を行え
る。
合わせた、請求項３の操舵方法によれば、安定した自動
操舵が可能となると共に、精度の良い航路変更を行え
る。
【００２０】請求項１、２、３の各自動操舵方法に基づ
くのが請求項４、５、６に記載した自動操舵装置であ
る。尚、請求項５の変針モードを切り替える時点として
は、請求項７、８、９で示されるような状況を挙げるこ
とができ、それらは図７、図１４、図１５のそれぞれの
ステップＳ１２、Ｓ１２Ａ、Ｓ１２Ｂに詳しく述べてい
る。
くのが請求項４、５、６に記載した自動操舵装置であ
る。尚、請求項５の変針モードを切り替える時点として
は、請求項７、８、９で示されるような状況を挙げるこ
とができ、それらは図７、図１４、図１５のそれぞれの
ステップＳ１２、Ｓ１２Ａ、Ｓ１２Ｂに詳しく述べてい
る。
【００２１】請求項１０は、請求項４の装置をより具体
的な要素でもって構成した自動操舵装置であって、以下
に詳述する実施例に対応する。
的な要素でもって構成した自動操舵装置であって、以下
に詳述する実施例に対応する。
【００２２】請求項１１は、請求項１０の装置に、変針
点への接近を警報できる近接警報ラインＬAを設けたも
のであり、請求項１２は、請求項１１の装置における変
針ラインＬBおよび近接警報ラインＬAを、近接警報ライ
ンＬAを通過する迄、現時点の船速で更新して、状況に
応じて最適な両ラインＬA,ＬBの設定を可能にしてい
る。
点への接近を警報できる近接警報ラインＬAを設けたも
のであり、請求項１２は、請求項１１の装置における変
針ラインＬBおよび近接警報ラインＬAを、近接警報ライ
ンＬAを通過する迄、現時点の船速で更新して、状況に
応じて最適な両ラインＬA,ＬBの設定を可能にしてい
る。
【００２３】
【実施例】図６は、本発明の自動操舵装置の一実施例を
示す制御ブロック図である。１は、本装置を総括的に制
御する制御装置であり、ＣＰＵを含む。２は、自船の位
置、船速および航行コースを検出する測位装置(ＧＰＳ)
である。３は、潮流、風向および風速を検出する潮流計
および風向・風速計である。４は、ドップラー計等より
なる船速計であり、ＧＰＳ２で得られる速度のバックア
ップ用であるため省略は可能である。５は、針路方位を
検出するジャイロであり、マグネットコンパスであって
もよい。６は、表示器であり、航行海域を表示したり、
キーボード７により設定入力した上記の通過ポイントを
表示する。
示す制御ブロック図である。１は、本装置を総括的に制
御する制御装置であり、ＣＰＵを含む。２は、自船の位
置、船速および航行コースを検出する測位装置(ＧＰＳ)
である。３は、潮流、風向および風速を検出する潮流計
および風向・風速計である。４は、ドップラー計等より
なる船速計であり、ＧＰＳ２で得られる速度のバックア
ップ用であるため省略は可能である。５は、針路方位を
検出するジャイロであり、マグネットコンパスであって
もよい。６は、表示器であり、航行海域を表示したり、
キーボード７により設定入力した上記の通過ポイントを
表示する。
【００２４】ここで、手動操作により舵を切る制御を
[手動]、キーボード７により入力した指示した進路方位
に対して以下に述べる“航路キープ制御"に従って進む
制御を[自動操舵]、前記の各通過ポイントで自動旋回し
ながら進む制御を[全自動操舵]と呼び、ＳＷはこれらの
モードを選択するための切替スイッチである。
[手動]、キーボード７により入力した指示した進路方位
に対して以下に述べる“航路キープ制御"に従って進む
制御を[自動操舵]、前記の各通過ポイントで自動旋回し
ながら進む制御を[全自動操舵]と呼び、ＳＷはこれらの
モードを選択するための切替スイッチである。
【００２５】制御装置１内には、
・次の通過ポイントまでの現航路、その通過ポイント経
過後の新航路および両航路のなす角度(変針角)θPを演
算する航路・変針角演算部１Ａ、 ・船速Ｖ及び指定したターンレートτ(単時間当たりの
旋回角度)から下式に従って旋回半径Ｒを演算するか、
又は船速Ｖ及び指定した旋回半径Ｒからターンレートτ
を演算するＲ／τ演算部１Ｂ、 ・旋回半径から変針点Ｂを現航路上に求める変針点演算
部１Ｃ、 ・この変針点Ｂを通り、新航路と平行なラインを演算す
る変針ライン演算部１Ｄ、 ・この変針点Ｂから、船速Ｖに比例した所定長だけ更に
手前の箇所に、近接警報点Ａを定め、該近接警報点Ａを
通り、新航路ＱYと平行な近接警報ラインＬAを演算する
近接警報ライン演算部１Ｅ、 ・この近接警報ラインＬAを通過する迄、現時点の船速
Ｖを用いて前記変針ラインＬBおよび近接警報ラインＬA
の演算を逐一実行させるライン更新部１Ｆ、 ・現航路及び新航路に対する自船の側方向のコースずれ
量を演算するコースずれ量演算部１Ｇ、 ・ターンレートτに基づく変針よりも、正規の航路より
のコースずれ量に基づき進路方位を修正する航路キープ
制御に、いずれの時点で切り替えると、新航路へ精度よ
く航路変更できるかを判定する変針モード判定部１Ｈ、
を備える。
過後の新航路および両航路のなす角度(変針角)θPを演
算する航路・変針角演算部１Ａ、 ・船速Ｖ及び指定したターンレートτ(単時間当たりの
旋回角度)から下式に従って旋回半径Ｒを演算するか、
又は船速Ｖ及び指定した旋回半径Ｒからターンレートτ
を演算するＲ／τ演算部１Ｂ、 ・旋回半径から変針点Ｂを現航路上に求める変針点演算
部１Ｃ、 ・この変針点Ｂを通り、新航路と平行なラインを演算す
る変針ライン演算部１Ｄ、 ・この変針点Ｂから、船速Ｖに比例した所定長だけ更に
手前の箇所に、近接警報点Ａを定め、該近接警報点Ａを
通り、新航路ＱYと平行な近接警報ラインＬAを演算する
近接警報ライン演算部１Ｅ、 ・この近接警報ラインＬAを通過する迄、現時点の船速
Ｖを用いて前記変針ラインＬBおよび近接警報ラインＬA
の演算を逐一実行させるライン更新部１Ｆ、 ・現航路及び新航路に対する自船の側方向のコースずれ
量を演算するコースずれ量演算部１Ｇ、 ・ターンレートτに基づく変針よりも、正規の航路より
のコースずれ量に基づき進路方位を修正する航路キープ
制御に、いずれの時点で切り替えると、新航路へ精度よ
く航路変更できるかを判定する変針モード判定部１Ｈ、
を備える。
【００２６】ターンレートτを指定した場合、
船速Ｖ×(３６０°/τ)＝２πＲ(旋回周)
【数１】Ｒ＝１８０Ｖ／πτ
より旋回半径Ｒが求められ、旋回半径Ｒを指定した場合
は、
は、
【数２】τ＝１８０Ｖ/πＲ
よりターンレートτが求められる。
【００２７】８は、回頭角演算部であり、自動操舵時に
出力される進路(固定)方位θmまたは、全自動操舵時に
おけるターンレートや航路ずれに基づき逐次出力される
進路方位θmと針路方位θnとの差(θm−θn)を回頭角
(指令舵角)として与える。９は、操舵装置１０を制御す
る操舵制御装置であり、操舵装置１０における舵角が指
令舵角(θm−θn)となるよう転舵指令を出力する。
出力される進路(固定)方位θmまたは、全自動操舵時に
おけるターンレートや航路ずれに基づき逐次出力される
進路方位θmと針路方位θnとの差(θm−θn)を回頭角
(指令舵角)として与える。９は、操舵装置１０を制御す
る操舵制御装置であり、操舵装置１０における舵角が指
令舵角(θm−θn)となるよう転舵指令を出力する。
【００２８】上記構成の自動操舵装置の制御動作を図７
のフローチャートに従って説明する。 ・ステップＳ１にて図８に示すように通過ポイント
Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…をキーボード７により入力すると、 ・ステップＳ２にて、現航路(Ｑ12)、新航路(Ｑ23)が認
識され、次通過ポイントＰ2での変針角θPが航路・変針
角演算部１Ａによって演算される。
のフローチャートに従って説明する。 ・ステップＳ１にて図８に示すように通過ポイント
Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…をキーボード７により入力すると、 ・ステップＳ２にて、現航路(Ｑ12)、新航路(Ｑ23)が認
識され、次通過ポイントＰ2での変針角θPが航路・変針
角演算部１Ａによって演算される。
【００２９】これ以降はステップＳ３〜ステップＳ９か
らなる“航路キープ制御"が行われる。 ・ステップＳ３では、コースずれ量演算部１Ｇによっ
て、自船Ｓの現航路Ｑ12よりの側方向のコースずれ量が
検出される。 ・ステップＳ４では、そのコースずれ量が許容航路幅Ｗ
内であるか判定され、その許容航路幅Ｗを超えている場
合には、 ・ステップＳ５にて、正規の航路上を進むよう、表１に
示すごとく、そのずれ量に対応した補正方位θSで補正
された進路方位θmが逐一演算される。
らなる“航路キープ制御"が行われる。 ・ステップＳ３では、コースずれ量演算部１Ｇによっ
て、自船Ｓの現航路Ｑ12よりの側方向のコースずれ量が
検出される。 ・ステップＳ４では、そのコースずれ量が許容航路幅Ｗ
内であるか判定され、その許容航路幅Ｗを超えている場
合には、 ・ステップＳ５にて、正規の航路上を進むよう、表１に
示すごとく、そのずれ量に対応した補正方位θSで補正
された進路方位θmが逐一演算される。
【００３０】
【表１】
【００３１】例えば、図８の現航路Ｑ12(その進路方位
θmを１０°(真北を０°とし時計方向回りに度数をカウ
ントした))とし、船Ｓが正規の航路Ｑ12より対して左側
方へ００.３マイルのコースずれがあった場合、進路方
位θmとして、(１０＋０.３)°が出力され、そして例え
ば１分(サンプリングサイクル)後にコースずれ量が０.
０２マイルに修正されておれば、この時点で(１０＋０.
２)°の進路方位θmが出力される。
θmを１０°(真北を０°とし時計方向回りに度数をカウ
ントした))とし、船Ｓが正規の航路Ｑ12より対して左側
方へ００.３マイルのコースずれがあった場合、進路方
位θmとして、(１０＋０.３)°が出力され、そして例え
ば１分(サンプリングサイクル)後にコースずれ量が０.
０２マイルに修正されておれば、この時点で(１０＋０.
２)°の進路方位θmが出力される。
【００３２】この時の自船Ｓの船首方位である針路θn
との差(θm−θn)が回頭角として操舵制御装置９に与え
られることで進路方位の修正が行われる。 ・ステップＳ６では、近接警報ラインＬAを通過したか
が判定され、通過した場合はステップＳ９に進むが、通
過していない場合はステップＳ７に進む。 ・ステップＳ７では、船速Ｖおよびキーボード７より予
め設定入力したターンレートから数式１により、以下の
演算で必要とする旋回半径Ｒ1がＲ／τ演算部１Ｂによ
って演算される。尚、船速Ｖと入力した旋回半径Ｒ1か
らターンレートτを得る場合には、入力した旋回半径Ｒ
1の数値が用いられる。 ・ステップＳ８では、以下に示すように、変針点Ｂ、変
針ラインＬB、近接警報点Ａ、近接警報ラインＬAが変針
点演算部１Ｃ、変針ライン演算部１Ｄおよび近接警報ラ
イン演算部１Ｅによって演算される。即ち、図８におい
て、Ｐ2Ｃ ＝Ｒ１・sin(θP/２)ＣＢ ＝Ｖ・(Ｔ＋ｔ/２＋β) Ｔ：追従性指数（sec） ｔ：操舵制御装置９も含めた操舵装置１０の転舵応答速
度(１/sec)であり、
との差(θm−θn)が回頭角として操舵制御装置９に与え
られることで進路方位の修正が行われる。 ・ステップＳ６では、近接警報ラインＬAを通過したか
が判定され、通過した場合はステップＳ９に進むが、通
過していない場合はステップＳ７に進む。 ・ステップＳ７では、船速Ｖおよびキーボード７より予
め設定入力したターンレートから数式１により、以下の
演算で必要とする旋回半径Ｒ1がＲ／τ演算部１Ｂによ
って演算される。尚、船速Ｖと入力した旋回半径Ｒ1か
らターンレートτを得る場合には、入力した旋回半径Ｒ
1の数値が用いられる。 ・ステップＳ８では、以下に示すように、変針点Ｂ、変
針ラインＬB、近接警報点Ａ、近接警報ラインＬAが変針
点演算部１Ｃ、変針ライン演算部１Ｄおよび近接警報ラ
イン演算部１Ｅによって演算される。即ち、図８におい
て、Ｐ2Ｃ ＝Ｒ１・sin(θP/２)ＣＢ ＝Ｖ・(Ｔ＋ｔ/２＋β) Ｔ：追従性指数（sec） ｔ：操舵制御装置９も含めた操舵装置１０の転舵応答速
度(１/sec)であり、
【００３３】
【数３】
【００３４】Ｋ：旋回性指数(１/sec)
Ｕ：転舵速度
β：潮流等の外乱による補正係数
∴Ｐ2Ｂ＝Ｐ2Ｃ＋ＣＢ より変針点Ｂが求まる。ＡＢ
＝Ｖ×設定時間
∴Ｐ2Ａ＝Ｐ2Ｂ＋ＡＢ より近接警報点Ａが求まる。
変針点Ｂからこの変針点Ｂを通り、次航路Ｑ23と平行な
変針ラインＬB、近接警報点Ａからこの近接警報点Ａを
通り、次航路Ｑ23と平行な近接警報ラインＬAがそれぞ
れ座標計算によって演算される。このように、近接警報
ラインＬAを通過するまで、ライン更新部１Ｅによっ
て、ステップＳ７およびステップＳ８で最新の船速Ｖで
もって変針点Ｂ、それ故、変針ラインＬB、近接警報ラ
インＬAが逐次更新されるが、近接警報ラインＬAを通過
すれば、最後に更新された変針ラインＬBが次ステップ
に供せられる。 ・ステップＳ９では、前記の変針ラインＬBを通過した
かが判定され、この変針通過ラインＬBを通過するま
で、ステップＳ３〜ステップＳ９の航路キープ制御によ
り航行する。
変針ラインＬB、近接警報点Ａからこの近接警報点Ａを
通り、次航路Ｑ23と平行な近接警報ラインＬAがそれぞ
れ座標計算によって演算される。このように、近接警報
ラインＬAを通過するまで、ライン更新部１Ｅによっ
て、ステップＳ７およびステップＳ８で最新の船速Ｖで
もって変針点Ｂ、それ故、変針ラインＬB、近接警報ラ
インＬAが逐次更新されるが、近接警報ラインＬAを通過
すれば、最後に更新された変針ラインＬBが次ステップ
に供せられる。 ・ステップＳ９では、前記の変針ラインＬBを通過した
かが判定され、この変針通過ラインＬBを通過するま
で、ステップＳ３〜ステップＳ９の航路キープ制御によ
り航行する。
【００３５】・ステップＳ１０では、予め設定入力した
ターンレートτ(旋回半径Ｒを設定入力した場合は、数
式２より求められる)に従って船Ｓが変針する。ターン
レートτが３°/分で、サンプリングサイクルを１分と
すれば、表２のごとく進路方位θmが１分毎に更新され
る。
ターンレートτ(旋回半径Ｒを設定入力した場合は、数
式２より求められる)に従って船Ｓが変針する。ターン
レートτが３°/分で、サンプリングサイクルを１分と
すれば、表２のごとく進路方位θmが１分毎に更新され
る。
【００３６】
【表２】
【００３７】ステップＳ１１では、ターンレートτに従
った変針中、その時点での新航路Ｑ23に対する残りの回
頭角Ｘ(回頭角演算部８より得た)が演算されると共に、
新航路Ｑ23へのコース変更(ステップＳ５での手法を用
いて)に必要な回頭角Ｙとが演算される。図９の直線(1)
は、ターンレートτで変針する時の前記回頭角Ｘの変化
の様子を示しており、変針開始時の前記回頭角Ｘの値
は、θP(通過ポイントＰ2での変針角、但し進路方位θm
＝針路方位θnの時)から変針終了まで直線的に小さくな
るが(ターンレートτが一定のため)、潮流等の外乱によ
ってターンレートによる変針を終了した時点で前記回頭
角Ｘが０にならないことが多い。一方、図９の曲線(2)
は航路キープ制御に基づいた変針の様子を示しており、
変針開始時の新航路Ｑ23までのコースずれ量が大きいこ
とから、この新航路Ｑ23に早く到達しようとして、殆ど
航路を変えず(回頭せず)に進む。即ち、変針開始直後で
は前記Ｙの値は大きく、新航路Ｑ23に近付くにつれて指
数関数的に減少する。上記の表１は、このような特性で
船Ｓが正規の航路に修正できるようプログラムされたも
のである。ステップＳ１２では、変針モード判定部１Ｈ
によってＸ、Ｙの大小が判定され、Ｘ＞Ｙとなる迄はス
テップＳ１０〜ステップＳ１２のターンレートτに従っ
て変針が継続されるが、Ｘ＜Ｙとなれば、ステップＳ１
３へ進み、ターンレートによる変針が終了し、ステップ
Ｓ１４にて次通過ポイントがＰ2からＰ3に更新され、こ
れにより、航路Ｑ23が現航路となり、航路Ｑ34が新航路
となる。この後はステップＳ２に戻ることにより、上述
した制御が繰替えされる。
った変針中、その時点での新航路Ｑ23に対する残りの回
頭角Ｘ(回頭角演算部８より得た)が演算されると共に、
新航路Ｑ23へのコース変更(ステップＳ５での手法を用
いて)に必要な回頭角Ｙとが演算される。図９の直線(1)
は、ターンレートτで変針する時の前記回頭角Ｘの変化
の様子を示しており、変針開始時の前記回頭角Ｘの値
は、θP(通過ポイントＰ2での変針角、但し進路方位θm
＝針路方位θnの時)から変針終了まで直線的に小さくな
るが(ターンレートτが一定のため)、潮流等の外乱によ
ってターンレートによる変針を終了した時点で前記回頭
角Ｘが０にならないことが多い。一方、図９の曲線(2)
は航路キープ制御に基づいた変針の様子を示しており、
変針開始時の新航路Ｑ23までのコースずれ量が大きいこ
とから、この新航路Ｑ23に早く到達しようとして、殆ど
航路を変えず(回頭せず)に進む。即ち、変針開始直後で
は前記Ｙの値は大きく、新航路Ｑ23に近付くにつれて指
数関数的に減少する。上記の表１は、このような特性で
船Ｓが正規の航路に修正できるようプログラムされたも
のである。ステップＳ１２では、変針モード判定部１Ｈ
によってＸ、Ｙの大小が判定され、Ｘ＞Ｙとなる迄はス
テップＳ１０〜ステップＳ１２のターンレートτに従っ
て変針が継続されるが、Ｘ＜Ｙとなれば、ステップＳ１
３へ進み、ターンレートによる変針が終了し、ステップ
Ｓ１４にて次通過ポイントがＰ2からＰ3に更新され、こ
れにより、航路Ｑ23が現航路となり、航路Ｑ34が新航路
となる。この後はステップＳ２に戻ることにより、上述
した制御が繰替えされる。
【００３８】図１０は、本発明の自動操舵装置に従って
図２と同じ条件(同一変針角θP、同一のコースずれ量)
で変針する場合を示したものであるが、この図１０で
は、コースずれした船Ｓ'の変針点Ｂ'は、正規の航路Ｑ
12を航行する場合の変針点Ｂを、新航路Ｑ23に平行にず
らした点となるため、変針点Ｂ'で変針する場合の旋回
半径は、変針点Ｂで変針する場合の旋回半径Ｒ1と同じ
となる。
図２と同じ条件(同一変針角θP、同一のコースずれ量)
で変針する場合を示したものであるが、この図１０で
は、コースずれした船Ｓ'の変針点Ｂ'は、正規の航路Ｑ
12を航行する場合の変針点Ｂを、新航路Ｑ23に平行にず
らした点となるため、変針点Ｂ'で変針する場合の旋回
半径は、変針点Ｂで変針する場合の旋回半径Ｒ1と同じ
となる。
【００３９】図１１および図１２は、本発明の自動操舵
装置により、図４および図５と同じ条件で変針する場合
を示したものであるが、図４や図５のように、コースず
れにより、変針点の地点を通過しなくなり、それ故、自
動操舵が不能になるといったことはない。
装置により、図４および図５と同じ条件で変針する場合
を示したものであるが、図４や図５のように、コースず
れにより、変針点の地点を通過しなくなり、それ故、自
動操舵が不能になるといったことはない。
【００４０】変針ラインＬBに対する制御と同様に、近
接警報ラインＬAに対しても同じことが言え、コースず
れがあっても近接警報ラインＬAを必ず通過するので、
変針開始が接近したことを確実に警報することができ
る。
接警報ラインＬAに対しても同じことが言え、コースず
れがあっても近接警報ラインＬAを必ず通過するので、
変針開始が接近したことを確実に警報することができ
る。
【００４１】図７のフローでは変針が終了(ステップＳ
１３)した後で通過ポイントの更新を行ったが、図１３
に示すように、変針ラインを通過(ステップＳ９)した後
にステップＳ９Ａで示すように通過ポイントの更新を行
ってもよく、その場合は、ステップＳ１１'にて現航路
に対する回頭角(Ｘ)，(Ｙ)が求められる。
１３)した後で通過ポイントの更新を行ったが、図１３
に示すように、変針ラインを通過(ステップＳ９)した後
にステップＳ９Ａで示すように通過ポイントの更新を行
ってもよく、その場合は、ステップＳ１１'にて現航路
に対する回頭角(Ｘ)，(Ｙ)が求められる。
【００４２】又、図７のフローでは、新航路へ移行する
際、ターンレートに基づく変針から航路キープ制御へ切
り替えた方が精度よく変針できる時点として、ステップ
Ｓ１２にてＸ，Ｙ値の大小比較で決めたが、この時点と
しては船体の航行・操舵特性に応じて種々の状況が考え
られるがその一例を以下に述べる。
際、ターンレートに基づく変針から航路キープ制御へ切
り替えた方が精度よく変針できる時点として、ステップ
Ｓ１２にてＸ，Ｙ値の大小比較で決めたが、この時点と
しては船体の航行・操舵特性に応じて種々の状況が考え
られるがその一例を以下に述べる。
【００４３】図１４のステップＳ１２Ａに示すように、
船体特性より決まる限界進入角よりもＸ値が大きい間
は、ターンレートに基づく変針を継続するが、Ｘ値が限
界進入角以下になれば、航路キープ制御に切り替える。
ここで限界進入角とは、新航路へ移行するのに必要な回
頭角がそれ以上に大きいと、新航路をオーバーランして
しまう角度をいう。この制御の意味は次の通りである。
船体特性より決まる限界進入角よりもＸ値が大きい間
は、ターンレートに基づく変針を継続するが、Ｘ値が限
界進入角以下になれば、航路キープ制御に切り替える。
ここで限界進入角とは、新航路へ移行するのに必要な回
頭角がそれ以上に大きいと、新航路をオーバーランして
しまう角度をいう。この制御の意味は次の通りである。
【００４４】変針開始の初期では新航路に対する回頭角
Ａは大きいがターンレートによる変針に従って次第に小
さくなっていくが、ターンレートによる変針が終了して
も外乱等により、船は新航路上に載っていないのが普通
である。従って、前記の回頭角が“ある値"まで小さく
なれば、“航路キープ制御"に切り替えた方が精度の良
い変針を行える。その“ある値"として図１４の制御で
限界進入角を採用した。
Ａは大きいがターンレートによる変針に従って次第に小
さくなっていくが、ターンレートによる変針が終了して
も外乱等により、船は新航路上に載っていないのが普通
である。従って、前記の回頭角が“ある値"まで小さく
なれば、“航路キープ制御"に切り替えた方が精度の良
い変針を行える。その“ある値"として図１４の制御で
限界進入角を採用した。
【００４５】又、上記の回頭角Ｂも、ターンレートに基
づく変針により次第に伴い小さくなっていく。従って、
図１５のステップＳ１２Ｂに示すように、Ｙが一定値よ
り大きい時はターンレートに基づく変針を行うが、Ｙが
一定値以下となれば、“航路キープ制御"に切り替えて
いる。
づく変針により次第に伴い小さくなっていく。従って、
図１５のステップＳ１２Ｂに示すように、Ｙが一定値よ
り大きい時はターンレートに基づく変針を行うが、Ｙが
一定値以下となれば、“航路キープ制御"に切り替えて
いる。
【００４６】上述した実施例では、請求項１に係わる第
１発明と、請求項２に係わる第２発明とを組み合わせた
もの(即ち請求項３に係わる第３発明)で開示したが、第
１発明、第２発明をそれぞれ単独で実施することも可能
である。即ち、第１発明を単独で実施する場合は、変針
ラインＬBを通過すれば、ターンレートτに基づく変針
のみで航路変更を行い、第２発明を単独で実施する場合
は、図１に示した半径Ｌbの変針点を通過すれば、ター
ンレートτでもって変針を開始し、その後、上述した時
点になれば航路キープ制御に切り替える。
１発明と、請求項２に係わる第２発明とを組み合わせた
もの(即ち請求項３に係わる第３発明)で開示したが、第
１発明、第２発明をそれぞれ単独で実施することも可能
である。即ち、第１発明を単独で実施する場合は、変針
ラインＬBを通過すれば、ターンレートτに基づく変針
のみで航路変更を行い、第２発明を単独で実施する場合
は、図１に示した半径Ｌbの変針点を通過すれば、ター
ンレートτでもって変針を開始し、その後、上述した時
点になれば航路キープ制御に切り替える。
【００４７】
【発明の効果】請求項１に係わる第１発明の自動操舵方
法及びこの操舵方法に基づいた請求項４に係わる自動操
舵装置では、変針点として、新航路ＱYに平行とした変
針ラインを設定したので、自船にコースずれがあっても
変針開始点から新航路までの距離が常に一定となり、よ
って、旋回半径もコースずれのない時の旋回半径と同じ
となり、又、コースずれが大きくても従来の操舵方法の
ように、変針点を通過しなくなるといったことはないの
で安定した自動操舵を行える。請求項２に係わる第２発
明の自動操舵方法及びこの操舵方法に基づいた請求項５
に係わる自動操舵装置では、ターンレートに基づく変針
よりも、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修
正する航路キープ制御に切り替えた方が精度良く変針で
きると判定した時点で、航路キープ制御に切り替えるよ
うにしたので、精度良く航路変更を行える。従って、第
１発明及び第３発明を組み合わせた請求項３に係わる第
３発明の自動操舵方法及びこの操舵方法に基づいた請求
項６に係わる自動操舵装置では、安定した自動操舵が可
能となると共に精度の良い航路変更を行える。
法及びこの操舵方法に基づいた請求項４に係わる自動操
舵装置では、変針点として、新航路ＱYに平行とした変
針ラインを設定したので、自船にコースずれがあっても
変針開始点から新航路までの距離が常に一定となり、よ
って、旋回半径もコースずれのない時の旋回半径と同じ
となり、又、コースずれが大きくても従来の操舵方法の
ように、変針点を通過しなくなるといったことはないの
で安定した自動操舵を行える。請求項２に係わる第２発
明の自動操舵方法及びこの操舵方法に基づいた請求項５
に係わる自動操舵装置では、ターンレートに基づく変針
よりも、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修
正する航路キープ制御に切り替えた方が精度良く変針で
きると判定した時点で、航路キープ制御に切り替えるよ
うにしたので、精度良く航路変更を行える。従って、第
１発明及び第３発明を組み合わせた請求項３に係わる第
３発明の自動操舵方法及びこの操舵方法に基づいた請求
項６に係わる自動操舵装置では、安定した自動操舵が可
能となると共に精度の良い航路変更を行える。
【図１】 従来の航法装置を用いた場合の航行の状況を
示した図
示した図
【図２】 規定の航路をずれた場合の変針航跡図
【図３】 以下の図との比較のために図２を適当な縮尺
で再掲した図
で再掲した図
【図４】 速度を小さくした場合の変針航跡図
【図５】 変針角を小さくした場合の変針航跡図
【図６】 本発明の自動操舵装置の１実施例を示した制
御ブロック図
御ブロック図
【図７】 図６の自動操舵装置の制御動作を示したフロ
ーチャート
ーチャート
【図８】 図６の自動操舵装置における変針航跡図
【図９】 変針時における新航路への回頭角の変化を示
した図
した図
【図１０】 図８での変針の様子を詳細に示した図
【図１１】 図６の装置にて速度を小さくした場合の変
針航跡図
針航跡図
【図１２】 図６の装置にて変針角を小さくした場合の
変針航跡図
変針航跡図
【図１３】 図６の装置における別の制御動作を示した
フローチャート
フローチャート
【図１４】 図６の装置における別の制御動作を示した
フローチャート
フローチャート
【図１５】 図６の装置における別の制御動作を示した
フローチャート
フローチャート
１ 制御装置
１Ａ 航路・変針角演算部
１Ｂ Ｒ／τ演算部
１Ｃ 変針点演算部
１Ｄ 変針ライン演算部
１Ｅ 近接警報ライン演算部
１Ｆ ライン更新部
１Ｇ コースずれ量演算部
１Ｈ 変針モード判定部
２ 測位装置
５ ジャイロ
８ 回頭角演算部
９ 操舵制御装置
１０ 操舵装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−203497（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−49599（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−232993（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−263896（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B63H 25/04
G05D 1/00
Claims (15)
- 【請求項１】 現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵方法において、指定した旋回
半径Ｒもしくは前記ターンレートτおよび船速Ｖより決
まる旋回半径Ｒに基づき、変針点Ｂを現航路ＱX上に求
め、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ライ
ンＬBを求め、この変針ラインＬBを自船が通過すれば、
上記変針を開始することを特徴とする自動操舵方法。 - 【請求項２】 現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵方法において、現時点での新
航路Ｑ Y に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y へ
のコースずれ量から演算された、航路変更に必要な回頭
角Ｙの大きさの比較結果に基づき、“ターンレートτに
基づく変針”から、航路よりのコースずれ量に基づき進
路方位を修正する“航路キープ制御”に切り替えること
を特徴とする自動操舵方法。 - 【請求項３】 現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵方法において、指定した旋回
半径Ｒもしくは前記ターンレートτおよび船速Ｖより決
まる旋回半径Ｒに基づき、変針点Ｂを現航路ＱX上に求
め、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平行な変針ライ
ンＬBを求め、この変針ラインＬBを自船が通過すれば、
上記ターンレートτに基づく変針を開始し、この変針時
での新航路Ｑ Y に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航
路Ｑ Y からのコースずれ量に基づき演算された、航路変
更に必要な回頭角Ｙの大きさの比較結果に基づき、“タ
ーンレートτに基づく変針”から、航路よりのコースず
れ量に基づき進路方位を修正する“航路キープ制御”に
切り替えることを特徴とする自動操舵方法。 - 【請求項４】 現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵装置において、指定した旋回
半径Ｒもしくは前記ターンレートτおよび船速Ｖより決
まる旋回半径に基づき、変針点Ｂを現航路ＱX上に求め
る手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに平
行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)とを備え、この
変針ラインＬBを自船が通過すれば、上記変針を開始す
ることを特徴とする自動操舵装置。 - 【請求項５】 現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵装置おいて、現時点での新航
路Ｑ Y に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y から
のコースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な
回頭角Ｙの大きさを判定する手段(１Ｈ)を備え、該手段
の判定結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”
から、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正
する“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とする
自動操舵装置。 - 【請求項６】 現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵装置において、指定した旋回
半径Ｒもしくは前記ターンレートτおよび船速Ｖより決
まる旋回半径Ｒに基づき、変針点Ｂを現航路ＱX上に求
める手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに
平行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)と、この変針
ラインＬBを自船が通過することにより上記ターンレー
トτに基づく変針を開始し、その変針時での新航路Ｑ Y
に対する回頭角Ｘ、および／又は、新航路Ｑ Y からのコ
ースずれ量に基づき演算された、航路変更に必要な回頭
角Ｙの大きさを判定する手段(１Ｈ)を備え、該手段の判
定結果に基づき、“ターンレートτに基づく変針”か
ら、航路よりのコースずれ量に基づき進路方位を修正す
る“航路キープ制御”に切り替えることを特徴とする自
動操舵装置。 - 【請求項７】 上記手段 ( １Ｈ ) により、Ｘ＜Ｙと判定さ
れた時に、“ターンレートτに基づく変針”から、“航
路キープ制御”に切り替える請求項５もしくは６に記載
の自動操舵装置。 - 【請求項８】 上記手段 ( １Ｈ ) により、Ｘ＜限界進入角
（新航路Ｑ Y に対してオーバーランしない進入角度）と
判定された時に、ターンレートτに基づく変針”から、
“航路キープ制御”に切り替える請求項５もしくは６に
記載の自動操舵装置。 - 【請求項９】 上記手段 ( １Ｈ ) により、Ｙ＜一定値未満
と判定された時に、ターンレート τに基づく変針”か
ら、“航路キープ制御”に切り替える請求項５もしくは
６に記載の自動操舵装置。 - 【請求項１０】 随意に設定した各通過ポイントを結ぶ
航路に対して、現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵装置において、各通過ポイン
トを設定入力する手段(７)と、設定入力された通過ポイ
ントから各通過ポイントを結ぶ航路および各通過ポイン
トでの変針角を演算する航路・変針角演算手段(１Ａ)
と、船速Ｖ及び指定したターンレートτから旋回半径Ｒ
を求めるか、もしくは指定した旋回半径Ｒおよび船速Ｖ
からターンレートτを演算する手段(１Ｂ)と、現航路Ｑ
X上で変針を開始する変針点Ｂを前記旋回半径Ｒより求
める手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに
平行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)とを備え、こ
の変針ラインＬBを自船が通過すれば、現航路ＱXから新
航路ＱYへ前記ターンレートτでもって航路変更(変針)
することを特徴とする自動操舵装置。 - 【請求項１１】 随意に設定した各通過ポイントを結ぶ
航路に対して、現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵装置において、各通過ポイン
トを設定入力する手段(７)と、設定入力された通過ポイ
ントから各通過ポイントを結ぶ航路および各通過ポイン
トでの変針角を演算する航路・変針角演算手段(１Ａ)
と、船速Ｖ及び指定したターンレートτから旋回半径Ｒ
を求めるか、もしくは船速Ｖ及び指定した旋回半径Ｒか
らターンレートτを演算する手段(１Ｂ)と、現航路ＱX
上で変針を開始する変針点Ｂを、前記旋回半径Ｒより求
める手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに
平行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)とを備え、こ
の変針ラインＬBを自船が通過すれば、現航路ＱXから新
航路ＱYへ前記ターンレートτでもって航路変更(変針)
すると共に、上記変針点Ｂから、船速Ｖに比例した所定
長だけ更に手前の箇所に、近接警報点Ａを定め、該近接
警報点Ａを通り、新航路ＱYと平行な近接警報ラインＬA
を設定する手段(１Ｅ)を備え、該近接警報ラインＬAを
自船が通過した時に変針開始が近付いたことを警報する
ことを特徴とする自動操舵装置。 - 【請求項１２】 随意に設定した各通過ポイントを結ぶ
航路に対して、現在の航路(現航路)ＱXから一定のター
ンレートτでもって旋回して次の航路(新航路)ＱYへ航
路変更(変針)する自動操舵装置において、各通過ポイン
トを設定入力する手段(７)と、設定入力された通過ポイ
ントから各通過ポイントを結ぶ航路および各通過ポイン
トでの変針角を演算する航路・変針角演算手段(１Ａ)
と、船速Ｖ及び指定したターンレートτから旋回半径Ｒ
を求めるか、もしくは船速Ｖ及び指定した旋回半径Ｒか
らターンレートτを演算する手段(１Ｂ)と、現航路ＱX
上で変針を開始する変針点Ｂを、前記旋回半径Ｒより求
める手段(１Ｃ)と、この変針点Ｂを通り、新航路ＱYに
平行な変針ラインＬBを求める手段(１Ｄ)とを備え、こ
の変針ラインＬBを自船が通過すれば、現航路ＱXから新
航路ＱYへ前記ターンレートτでもって航路変更(変針)
すると共に、上記変針点Ｂから、船速Ｖに比例した所定
長だけ更に手前の箇所に、近接警報点Ａを定め、該近接
警報点Ａを通り、新航路ＱYと平行な近接警報ラインＬA
を設定する手段(１Ｅ)を備え、該近接警報ラインＬAを
自船が通過した時に変針開始が近付いたことを警報し、
更に、上記変針開始ラインＬAを自船が通過するまで、
最新の船速Ｖを用いて、上記変針点Ｂ、それ故、変針ラ
インＬB、近接警報ラインＬAを逐次更新する手段(１Ｆ)
を備えたことを特徴とする自動操舵装置。 - 【請求項１３】 Ｘ＜Ｙとなった時に、“ターンレート
τに基づく変針”から、“航路キープ制御”に切り替え
る請求項２もしくは３に記載の自動操舵方法。 - 【請求項１４】 Ｘ＜限界進入角（新航路Ｑ Y に対して
オーバーランしない進入角度）となった時に、ターンレ
ートτに基づく変針”から、“航路キープ制御”に切り
替える請求項２もしくは３に記載の自動操舵方法。 - 【請求項１５】 Ｙ＜一定値未満となった時に、ターン
レートτに基づく変針”から、“航路キープ制御”に切
り替える請求項２もしくは３に記載の自動操舵方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03503994A JP3535887B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 自動操舵方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03503994A JP3535887B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 自動操舵方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07242199A JPH07242199A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3535887B2 true JP3535887B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=12430911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03503994A Expired - Lifetime JP3535887B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 自動操舵方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535887B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9020701B2 (en) | 2013-04-26 | 2015-04-28 | Furuno Electric Company Limited | Information display device and course setting method |
| EP3566942A1 (en) * | 2018-05-10 | 2019-11-13 | Furuno Electric Company Limited | Automatic steering device, automatic steering method and automatic steering program |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4736158B2 (ja) * | 2000-04-07 | 2011-07-27 | ユニバーサル造船株式会社 | 船舶の航路保持制御装置 |
| JP4301861B2 (ja) | 2002-05-20 | 2009-07-22 | 川崎重工業株式会社 | 移動体の操縦方法及び装置 |
| JP4804032B2 (ja) * | 2005-05-11 | 2011-10-26 | 日本無線株式会社 | 船舶用自動航法援助システム |
| EP2498056B1 (en) | 2009-11-04 | 2015-08-12 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Maneuvering control method and maneuvering control system |
| JP6228811B2 (ja) | 2013-10-31 | 2017-11-08 | 古野電気株式会社 | 旋回進捗度表示装置、自動操舵装置及び旋回進捗度表示方法 |
| KR101937443B1 (ko) * | 2018-06-21 | 2019-04-09 | 한화시스템 주식회사 | 자율 운항 선박 및 그 외 선박의 충돌 회피를 위한 대체 항로 생성과 타각 조절 지원 시스템의 제어／운영 방법 |
| GB2583089B (en) * | 2019-04-12 | 2021-09-22 | Thales Holdings Uk Plc | A system and method of planning a path for an autonomous vessel |
| JP2021181301A (ja) | 2020-05-15 | 2021-11-25 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | 船舶の自動誘導方法、船舶の自動誘導プログラム、船舶の自動誘導システム、及び船舶 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP03503994A patent/JP3535887B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9020701B2 (en) | 2013-04-26 | 2015-04-28 | Furuno Electric Company Limited | Information display device and course setting method |
| EP3566942A1 (en) * | 2018-05-10 | 2019-11-13 | Furuno Electric Company Limited | Automatic steering device, automatic steering method and automatic steering program |
| US11383813B2 (en) | 2018-05-10 | 2022-07-12 | Furuno Electric Company Limited | Automatic steering device, automatic steering method and automatic steering program |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07242199A (ja) | 1995-09-19 |
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