【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の総合航海装置に適用される船舶用運航安全予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶の総合航海装置として、航行中に他船との衝突あるいは座礁等の危険が生じた場合、自船、他船の船位、船速から自船の避航計画を算出し、その避航航路を表示装置に表示するようにした装置は、例えば特願平６−２９５６４９号，特願平５−１９４７５２号および特願平５−３１３６６３号などにおいて提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の提案されたものは、いずれも航行中に他船との衝突および座礁の危険が生じた場合にその危険を回避するため航路情報が算出されるが、算出された避航航路を採用することによって具体的に状況がどのように変化するかについては予測しておらず、その航路情報に基づく避航航路を採用して航行する場合にどのように状況が変化するかを予測するのは操船者の経験に委ねられていて、衝突等を回避できるかどうかは操船者の操船能力にたよらざるを得ないものとなっている。
【０００４】
本発明は、避航可能な航路を算出し、その航路を採用して航行した場合に、自船、他船の状況がどのように変化するかをもシミュレーションして、その結果を航海士（操船者）に提供することにより、その状況に最も適した航路を選択できるようなさらに高度な判断材料（情報）を提供できるようにした、船舶用運航安全予測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の船舶用運航安全予測装置は、航行海域の海岸線や等水深線等のデータを入力するための第１の入力装置と、自船の座礁，衝突危険判定距離，時間などを入力するための第２の入力装置と、上記自船の位置，速度，船首方向および上記の第１の入力装置，第２の入力装置からの信号ならびに航行中の他船に対する衝突の可能性を測定する衝突予防装置からの信号に基づいて避航計画航路を算出する避航計画装置と、同避航計画装置で算出された上記避航計画航路のデータに沿って現在の船速で上記の自船および他船が航行するものとして所定時間の経過後における同自船および他船の位置をシミュレーション計算する航行予測表示装置とをそなえており、上記避航計画装置が、複数の避航計画航路の算出可能な構成であることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の船舶用運航安全予測装置は、航行中の他船に対する衝突の可能性を測定する衝突予防装置と、自船の位置を測定する測位装置と、上記自船の速度を測定する速度計と、上記自船の船首方位を検出するジャイロコンパスと、航行海域の海岸線や等水深線等のデータを入力するための第１の入力装置と、上記自船の座礁，衝突危険判定距離，時間などを入力するための第２の入力装置と、上記の衝突予防装置，測定装置，速度計，ジャイロコンパス，第１の入力装置および第２の入力装置からの信号に基づいて避航計画航路を算出する避航計画装置と、同避航計画装置で算出された上記避航計画航路のデータに沿って現在の船速で上記の自船および他船が航行するものとして所定時間の経過後における上記の同自船および他船の位置をシミュレーション計算する航行予測表示装置とをそなえており、上記避航計画装置が、複数の避航計画航路の算出可能な構成であることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の船舶用運航安全予測装置は、上記の避航計画装置で算出された上記避航計画航路のデータならびに上記航行予測表示装置で算出された上記の自船および他船の上記所定時間の経過後までの位置関係をそれぞれ表示可能な表示装置が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
さらにまた、本発明の船舶用運航安全予測装置は、上記避航計画装置において複数の避航計画航路が算出されたとき、操船者の要求により上記複数の避航計画航路が順次上記表示装置に表示されるように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の船舶用運航安全予測装置は、上記所定時間が、上記第２の入力装置により任意の時間に設定できるように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の船舶用運航安全予測装置は、上記航行予測表示装置における上記シミュレーション計算が、一定時間刻みで行なわれることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、航行中に座礁，衝突の危険があると判断された場合、避航計画航路が提供されるとともに、この提供された避航航路に沿って航行した場合のｔ1分後，ｔ2分後 ……の自船および他船の位置をシミュレーションしその結果を表示して、航海士が提供された避航航路を採用するか否かの判断を支援することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての船舶用運航安全予測装置について説明すると、図１はその全体構成を示すブロック図、図２はその全体的な処理動作を示すフローチャート、図３はその避航計画処理の詳細を示すフローチャート、図４はその航行予測表示処理の詳細を示すフローチャート、図５はその実施状況の例を示す航路図、図６はその航行予測の例を示す航路図、図７はその次避航航路候補の例を示す航路図、図８はその避航計画探索手順の例を示す図、図９はその航行予測表示装置の構成を示す回路図である。
【００１３】
図１において、符号１は衝突予防装置（ＡＲＰＡ：Auto Rader Plotting Aids)を示しており、この衝突予防装置１は複数の他船に対して、自船からの方位、距離、他船の針路、船速等を計測するとともに、速度計３から入力された自船の速度を考慮して、衝突危険船との最接近時間（ＴＣＰＡ：Time to Closest Point of Approach: 以下「ＴＣＰＡｉ」という）および最接近距離（ＤＣＰＡ：Distance to Closest of Approach: 以下「ＤＣＰＡｉ」という）を演算するものである。上記「」内の「ｉ」は複数を意味する。
【００１４】
また符号２は自船位を測定する測位装置、符号３は自船の速度を測定する速度計、符号４は自船の方位を検出するジャイロコンパスをそれぞれ示している。さらに符号５は最接近時間（ＴＣＰＡ）の限界値である接近基準時間（以下「ＴＣＰＡＸ」という）および最接近距離（ＤＣＰＡ）の限界値である接近基準距離（以下「ＤＣＰＡＸ」という）などを入力、変更するための入力装置としての第２の入力装置を示しており、例えばキーボードで構成されている。また符号６は航行海域の海岸線や等水深線などのデータを入力するための入力装置としての第１の入力装置を示しており、例えばディスク装置で構成されている。符号９は安全予測機能を開始させるための指令を入力するための装置を示しており、例えば押し釦スイッチなどで構成されている。
【００１５】
さらに、上記の衝突防止装置１，測位装置２，速度計３およびジャイロコンパス４で得られた各計測値ならびにキーボード５，ディスク装置６の各信号を入力される避航計画装置７が設けられている。
【００１６】
この避航計画装置７は、衝突予防装置１からの他船に関するデータ（ＤＣＰＡｉ，ＴＣＰＡｉ，自船からの方位，距離，針路，船速等）、測位装置２からの自船位、速度計３からの自船速度、ジャイロコンパス４からの自船の船首方位、キーボード６からのＴＣＰＡＸおよびＤＣＰＡＸの各基準値、ディスク装置６からの等水深線データをもとに避航計画処理を行ない、避航計画航路を演算して表示装置８に表示する。
【００１７】
操船者が表示装置８に表示された避航計画航路に対し、安全予測を行なうために押し釦スイッチ９からの指令により作動する航行予測表示装置10が設けられている。この航行予測表示装置10は上記の避航計画航路に沿って航行した場合の自船および他船の位置を一定時間刻み（Δｔ分刻み）で計算し、その予測位置情報を表示装置８に表示（シミュレーション）するものである。
【００１８】
また、避航計画装置７で複数の避航計画航路が作成された場合は、押し釦スイッチ９からの指令により他の計画（次候補）を表示装置８に出力するとともに、次候補の避航計画航路に対してもシミュレーションすることができるようになっている。
【００１９】
次に上記装置の動作を図２（全体的な処理動作を示すフローチャート）、図３（避航計画処理の詳細を示すフローチャート）および図４（航行予測表示処理の詳細を示すフローチャート）などを参照しながら説明する。
今、自船21が現在位置（Ｘ，Ｙ）より、方位ψ，速度Ｖで航行しているとき、その針路を横切るように他船23および24が航行しており、また自船21の左前方には浅瀬22がある場合を想定する（図５参照）。
【００２０】
自船21に装備されている避航計画装置７，航行予測表示装置10では、図２のステップＡ１においてあらかじめキーボード５より自船のＤＣＰＡＸ，ＴＣＰＡＸの各基準、浅瀬判定の距離、シミュレーション時間間隔Δｔ、表示間隔ｄ等が入力され、またステップＡ２においてディスク装置６から航行海域の等水深線データが入力される。これら入力値は避航計画装置７，模擬航行表示装置10において記憶される。ここで、シミュレーション時間間隔Δｔは通常３分程度、シミュレーション結果表示時間間隔ｄは通常３秒程度に設定される。
【００２１】
避航計画装置７は常に衝突予防装置１で演算されたＴＣＰＡｉ、ＤＣＰＡｉを読み込んでおり（ステップＡ３）、このほか、避航計画装置７は、測位装置２から自船位、ジャイロコンパス４から自船の船首方位を読み込み（ステップＡ４）、自船21の前方のあらかじめ設定した距離以内に浅瀬があるか否かの判定および、ＴＣＰＡｉおよびＤＣＰＡｉがあらかじめ設定した値ＴＣＰＡＸおよびＤＣＰＡＸ以下であるか否かの判定を行なっている（ステップＡ５）。
【００２２】
すなわち、自船21と他船23および24のＤＣＰＡｉが設定値ＤＣＰＡＸ以下で、かつＴＣＰＡｉが設定値ＴＣＰＡＸ以下の場合は、自船21は他船23，24と衝突する危険性があると判断する。また、自船位置から船首方位方向の設定値以下の距離に浅瀬22が存在する場合は、自船21は座礁の危険があると判断する。
【００２３】
ＤＣＰＡｉおよびＴＣＰＡｉがともに設定値（ＤＣＰＡＸおよびＴＣＰＡＸ）以下でない場合は衝突の危険性がなく、また自船前方に浅瀬が存在しない場合は座礁の危険がないので、ステップＡ３に戻って衝突予防装置１での演算データＴＣＰＡｉおよびＤＣＰＡｉを、測位装置２から自船位を、さらにジャイロコンパス４から自船の船首方位を読み込み、再度衝突および座礁の危険性を判断する。このステップＡ３〜Ａ５は繰り返し実行され、常に衝突、座礁の危険性を判断している。
【００２４】
そして、避航計画装置７は上記ステップＡ５において衝突の可能性があると判断した場合、変針による避航計画処理を実施し（ステップＡ６）、避航のための航路を算出する。算出された避航計画航路は表示装置８に表示され、航海士に提供される（ステップＡ７）。
【００２５】
ここで、航海士の指令を待つ（ステップＡ８）。すなわち、表示された航路に対してシミュレーションを実施するか（ステップＡ９）、別の避航計画航路の表示を要求するか（ステップＡ11）、表示されている避航計画航路で航行するか（ステップＡ14）のいずれかが航海士により選択される。
【００２６】
シミュレーション実施の指示がなされた場合、航行予測表示装置10は、避航計画装置７から避航計画航路データを読み込み、自船位、自船船速、自船方位および各他船の情報から、シミュレーションを時間間隔Δｔごとに避航航路に沿って航行した場合の自船および他船の位置を算出し、これを予測処理結果（シミュレーション結果）として表示間隔ｄごとに表示装置８へ出力する（ステップＡ10）。シミュレーションが終了すると、再び航海士の指令を待つ（ステップＡ８）。
【００２７】
一方、ステップＡ８にて次候補出力の要求があった場合、避航計画装置７はステップＡ６にて計算された航路から表示中の航路以外の航路があるかどうか確認する（ステップＡ11）。もし、表示中の航路以外に避航計画航路が存在しない場合は次候補がないことを表示装置８に出力し（ステップＡ12）、ステップＡ８に戻る。表示中の航路以外に避航計画航路が存在する場合は現在表示中の避航計画航路を消去し（ステップＡ13）、ステップＡ７に戻り次候補航路を表示装置８に出力する。これにより航海士は、提供される避航航路が複数種あることを予め（避航計画航路を設定する前に）知ることができる。
【００２８】
図７は次候補航路の１表示例であり、図７において符号25は自船21の計画航路を示しており、また符号26は避航計画航路を示しているが、この避航計画航路26は次候補航路27が表示されると表示装置の画面から消去される。
符号28は次計画変針点を示している。
【００２９】
また、避航航路採用の指示がなされた場合、航海士は表示中の避航航路に沿って操船を行ない（ステップＡ14）、一定時間遅延（経過）したところで（ステップＡ15）、ステップＡ３に戻り、上記の処理を繰り返す。
【００３０】
次に、避航計画処理（ステップＡ６）の詳細について、図３を用いて説明する。
まず、避航航路を算出する（ステップＢ１）。例えば図８に示すように、第１段階として、自船21を中心としてそれぞれあらかじめ入力されている変針角度θ刻みにツリー状の、所定の長さの複数の経路単位ａ〜ｅを算出する。
【００３１】
なお、経路単位の算出にあたっては、計画航路26の方向を中心として、左右に±θ、±２θ・・・・の角度の経路単位（図８では５本）としてもよく、または、現在の自船21の航行方向を中心とするものでも、さらには、自船21の次計画変針点28の方向を中心とするものでもよい。
【００３２】
次に第２段階として、上記の各経路単位の終点25ｉにつき、第１段階と同様にそれぞれ複数の経路単位ａ〜ｅを算出する。
【００３３】
このようにして、つぎつぎと、複数の経路単位ａ〜ｅ、各経路単位の終点25ij, 25ijk, 25ijkl, 25ijklm を算出し、最後に各経路単位の終点25ijklm と次計画変針点28とを結ぶ経路単位25ijklm Ｚを算出する。
このようにして多数の避航航路の候補が算出される。
この後、算出された多数の避航航路の候補が諸条件に合うか否かを判定していく。
【００３４】
この判定の一つとして、この算出された避航航路の候補が海上衝突予防法などの法規に照らし合わせて妥当なものかどうかを判定し（ステップＢ２）、問題がある場合は終了判定（ステップＢ８）へ、問題ない場合は次のステップＢ３へ進む。この海上衝突予防法などの法規とは、例えば、蛇行禁止（ある時点で右に舵をとり、次の経路単位の終点で逆に左に所定の角度以上の舵をとる）、又はおよび航行区域違反等である。
【００３５】
判定の１つとして、各経路単位毎に浅瀬が存在するか否かを判定する（ステップＢ３）。そして各経路単位上に浅瀬が存在すると判定された場合は終了判定（ステップＢ８）へ、存在しない場合は次のステップ４へ進む。
【００３６】
判定の１つとして、各経路単位毎にその経路単位の範囲内において、各他船に対する最接近時間（以下「ＴＣＰＡＺ」という），最接近距離（以下「ＤＣＰＡＺ」という）を算出し（ステップＢ４）、このＤＣＰＡＺ，ＴＣＰＡＺが基準値ＤＣＰＡＸ，ＴＣＰＡＸより大きいか否かを判定する（ステップＢ５）。
【００３７】
そして、ＤＣＰＡＺ，ＴＣＰＡＺが基準地ＤＣＰＡＸ，ＴＣＰＡＸより小さいと判定された場合は最終判定（ステップＢ８）へ、大きいと判定された場合は次のステップＢ６）へ進む。
【００３８】
判定の１つとして、次計画変針点までの各経路単位25ijklm Ｚにつき、浅瀬が存在するか否かを判定する（ステップＢ６）。浅瀬が存在すると判定された場合は終了判定（ステップＢ８）へ、存在しないと判定された場合は次のステップＢ７へ進む。
【００３９】
以上のように、算出された多数の避航航路の候補が諸条件に合うか否かを判定した後、最終的に安全と判断された避航航路を避航計画航路の候補として登録する（ステップＢ７）。
【００４０】
その後、判定すべき避航航路が残っているか否かの終了判定（ステップＢ８）を実施する。終了判定では、避航計画航路の候補数が一定数に達した、あるいは計算回数が一定回数以上になった、という終了条件が満たされると終了とする。終了でない場合はステップＢ１へ戻り、次の避航航路についてのチェックを行なうべく、上記の処理を繰り返す。
【００４１】
なお、この避航航路の選別手順には、次に示すようにいろいろな手順がある。 まず第１の選別手段としては、ステップＢ１において第１段階の複数の経路単位を算出し、その第１段階の複数の経路単位につき、ステップ２〜６の判定を行なって安全な第１段階の複数の経路単位を選別し、次に選別された経路単位につき第２段階の複数の経路単位を算出しステップ２〜６の判定を行なうというように、各段階の複数の経路単位の算出毎に安全判定を行なう手順がある。
【００４２】
次に第２の選別手段としては、ステップＢ１において第１〜５段階の複数の経路単位を一括して算出した後ステップ２〜６の判定を行なう手順がある。
さらには、ＤＣＰＡＺ，ＴＣＰＡＺの算出に時間がかかる場合等において、ＤＣＰＡＺ，ＴＣＰＡＺの算出以外のものを、第１の選別手順にて算出しステップ２〜６の判定を行なった後に、ＤＣＰＡＺ，ＴＣＰＡＺの算出，判定をする選別手順としてもよい。
【００４３】
次に、航行予測表示処理（ステップＡ９）の詳細について、図４，９を用いて説明する。
測位装置２，速度計３，ジャイロコンパス４から得られた自船の位置，速度，方位および衝突予防装置１から得られる他船の方向，速度，位置を、それぞれ自船情報入力器101および他船情報入力器102を介して、模擬予測位置演算器103に、現在の位置、すなわち０分後の位置としてセットする（ステップＣ１）。一定時間ｄ遅延後（ステップＣ２）、計算する時刻をｔ＝ｔ＋Δｔ秒後とする（ステップＣ３）。避航計画装置７から得られる避航計画航路データに沿って現在の船速で航行するものとしてｔ秒後の自船の位置を模擬予測位置演算器103で計算しセットし（ステップＣ４）、計算された自船の位置における避航計画航路の設定針路をｔ秒後の自船方位として自船方位演算器104で演算しセットする（ステップＣ５）。例えば図６の時刻ｔ1時の自船は符号21ｔ1で示すようになる。次に全他船に対して、現在（ｔ＝０の時）の針路、船速を保持するものとしてｔ分後の他船の位置および方位を計算し、上記の各データ（ｔ分後の自船の位置・方位および他船の位置・方位についてのデータ）を、ｔ分後自船位置・方位ならびに他船位置・方位出力器（以下「出力器」という）107にセットする（ステップＣ６）。他船24は時刻ｔ1〜ｔ5に、符号24ｔ1〜24ｔ5に示すようになり、他船23についても符号23ｔ1〜23ｔ5に示すようになる。
【００４４】
ステップＣ４〜Ｃ６により出力器107にセットされたｔ分後の自船および他船のデータを表示装置８へ出力する（ステップＣ７）。このとき自船の船位が避航計画航路26の最終変針点29より遠方か否かを判定し（ステップＣ８）、遠方であれば安全予測処理を終了する。手前であれば、ステップＣ２へ戻り、上記の処理を繰り返す。図６の例では時刻ｔ5にて自船21は避航計画航路最終変針点29より遠方になったため、ここで航行予測表示処理を終了している。図９中の符号105はパラメータ入力器を、符号106はタイマーをそれぞれ示しており、遅延（経過）時間ｄ，シミュレーション時間間隔Δｔなどのパラメータは、このパラメータ入力器105を経て模擬予測位置演算器103およびタイマー106にセットされる。タイマー106は出力器107の出力タイミングの管理を行なっている。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の船舶用運航安全予測装置によれば、航行中に他船との衝突の危険性や浅瀬への座礁の危険性があらわれた場合に、他船データ、自船の位置および船首方位ならびに航行海域の等水深データなどをもとに避航のための航路を算出して表示するとともに、この航路に沿って航行した場合における自船および他船の状況の変化をシミュレーションし、その結果を航海士に提供して避航航路決定の判断を支援することができ、これにより安全運航に大きく寄与できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての船舶用運航安全予測装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同全体的な処理動作を示すフローチャート。
【図３】同避航計画処理の詳細を示すフローチャート。
【図４】同航行予測表示処理の詳細を示すフローチャート。
【図５】同実施状況の例を示す航路図。
【図６】同航行予測の例を示す航路図。
【図７】同次避航航路候補の例を示す航路図。
【図８】同避航計画探索手順の例を示す航路図。
【図９】同航行予測表示装置の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１ 衝突予防装置
２ 測位装置
３ 速度計
４ ジャイロコンパス
５ 第２の入力装置としてのキーボード
６ 第１の入力装置としてのディスク装置
７ 避航計画装置
８ 表示装置
９ 押し釦スイッチ
10 航行予測表示装置
21 自船
22 浅瀬
23，24 他船[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ship operation safety prediction device applied to a ship comprehensive navigation device.
[0002]
[Prior art]
As a comprehensive navigation device for ships, if there is a danger of collision with another ship or grounding during navigation, calculate the evacuation plan of your ship from the position and speed of your ship and other ships, and display the evacuation route Apparatuses to be displayed on the apparatus have been proposed in, for example, Japanese Patent Application Nos. 6-295649, 5-194752, and 5-313663.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in each of the above-mentioned proposals, when there is a danger of collision with another ship and stranded during navigation, route information is calculated to avoid the danger, but the calculated escape route is adopted. Does not specifically predict how the situation will change, and how to change the situation when navigating using an escape route based on that route information is It is entrusted to the experience of the ship operator, and whether or not collisions can be avoided depends on the ship's ability to operate the ship.
[0004]
The present invention calculates a route that can be evacuated, simulates how the conditions of the own ship and other ships change when the route is adopted, and uses the result as a navigator (ship maneuverer). ) To provide a more advanced judgment material (information) for selecting a route most suitable for the situation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Marine navigation safety predicting apparatus of the present invention comprises a first input device for inputting data such as coastlines or equal depth line sailing waters, stranding of the ship, collision risk determination distance, for inputting a time And a collision for measuring the position, speed, bow direction of the own ship, signals from the first input device and the second input device, and a possibility of collision with another ship during navigation. An evacuation planning device that calculates the planned evacuation route based on the signal from the preventive device, and the own ship and the other ships sail at the current boat speed according to the data of the planned evacuation route calculated by the evacuation planning device. A navigation prediction display device that simulates the positions of the own ship and other ships after a lapse of a predetermined time, and the evacuation planning device has a configuration capable of calculating a plurality of evacuation planning routes. and it features a To have.
[0006]
Further, the ship operation safety prediction device of the present invention measures a collision prevention device that measures the possibility of collision with another ship during navigation, a positioning device that measures the position of the ship, and measures the speed of the ship. A speedometer, a gyrocompass for detecting the heading of the ship, a first input device for inputting data such as a shoreline and a contour line in the navigation area, and a distance for determining the grounding and collision danger of the ship. , Time, etc., and an evacuation plan route based on signals from the above-described collision prevention device, measuring device, speedometer, gyrocompass, first input device, and second input device. An evacuation planning device that calculates the above-mentioned evacuation planning device and the above-mentioned evacuation planning device after the lapse of a predetermined time assuming that the own ship and the other ship are traveling at the current ship speed according to the data of the evacuation planning route. Position of own ship and other ship And it includes a navigation prediction display device for simulation calculation and the Collision planning apparatus is characterized in that it is capable of calculating configuration of a plurality of Collision planning route.
[0007]
Further, the navigational safety prediction device for a ship according to the present invention includes the data of the evacuation plan route calculated by the evacuation planning device and the predetermined time of the own ship and the other ship calculated by the navigation prediction display device. A display device capable of displaying the positional relationship up to the lapse of time is provided .
[0008]
Still further, in the navigational safety predicting device for a ship according to the present invention , when a plurality of evacuation planned routes are calculated by the evacuation planning device, the plurality of evacuation planned routes are sequentially displayed on the display device in response to a request from a ship operator. It is characterized by having such a configuration.
[0009]
Furthermore, marine navigation safety predicting apparatus of the present invention, the predetermined time is characterized by being configured to be set to an arbitrary time by the second input device.
[0010]
Furthermore, marine navigation safety predicting apparatus of the present invention, the simulation calculation in the navigation prediction display device is characterized in rows that dividing it in increments of a predetermined time.
[0011]
According to the present invention, stranded in sailing, if it is determined that there is a risk of collision, along with Collision planned route is provided, t after 1 minute in the case of sailing along the provided Collision route, t Two minutes later: The positions of the own ship and the other ship are simulated and the results are displayed to assist the navigator in deciding whether to use the provided escape route.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a ship operation safety prediction device as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration, FIG. 2 is a flowchart showing the overall processing operation, and FIG. 4 is a flowchart showing details of the navigation prediction display process, FIG. 5 is a navigation diagram showing an example of the implementation status, and FIG. 6 is a navigation diagram showing an example of the navigation prediction. 7 is a route diagram showing an example of the next escape route candidate, FIG. 8 is a diagram showing an example of the escape plan search procedure, and FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the navigation prediction display device.
[0013]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a collision prevention device (ARPA: Auto Rader Plotting Aids). This collision prevention device 1 provides a plurality of other ships with bearings, distances from their own ships, courses of other ships, In addition to measuring the ship speed, etc., and considering the speed of the own ship input from the speedometer 3, the time to the closest approach to the collision-dangerous ship (TCPA: Time to Closest Point of Approach: It calculates a close distance (DCPA: Distance to Closest of Approach: hereinafter referred to as “DCPAi”). "I" in the above "" means a plurality.
[0014]
Reference numeral 2 denotes a positioning device that measures the position of the ship, reference numeral 3 denotes a speedometer that measures the speed of the ship, and reference numeral 4 denotes a gyrocompass that detects the bearing of the ship. Further, reference numeral 5 is used to input an approach reference time (hereinafter referred to as "TCPAX") which is a limit value of the closest approach time (TCPA) and an approach reference distance (hereinafter referred to as "DCPAX") which is a limit value of the closest approach distance (DCPA). , A second input device as an input device for changing, for example, a keyboard. Reference numeral 6 denotes a first input device as an input device for inputting data such as a shoreline and a constant water depth in a navigational sea area, and is constituted by, for example, a disk device. Reference numeral 9 denotes a device for inputting a command for starting the safety prediction function, and is constituted by, for example, a push button switch.
[0015]
Further, there is provided an escape planning device 7 to which each of the measured values obtained by the collision prevention device 1, the positioning device 2, the speedometer 3 and the gyro compass 4 and the signals of the keyboard 5 and the disk device 6 are inputted. .
[0016]
The escape planning device 7 includes data (DCPAi, TCPAi, heading, distance, course, speed, etc.) from the collision prevention device 1, own position from the positioning device 2, and data from the speedometer 3. Based on own ship speed, heading of own ship from gyro compass 4, each reference value of TCPAX and DCPAX from keyboard 6, and contour line data from disk unit 6, perform avoidance plan processing, and The calculated value is displayed on the display device 8.
[0017]
A navigation prediction display device 10 is provided which is operated by a command from a push button switch 9 in order for the operator to make a safety prediction with respect to the planned escape route displayed on the display device 8. The navigation prediction display device 10 calculates the positions of the own ship and the other ships in a certain time interval (in Δt minutes) when the ship sails along the above-mentioned planned escape route, and displays the predicted position information on the display device 8 ( Simulation).
[0018]
When a plurality of evacuation plan routes are created by the evacuation plan device 7, another plan (next candidate) is output to the display device 8 in response to a command from the push button switch 9, and the evacuation plan route of the next candidate is displayed. It is also possible to simulate this.
[0019]
Next, the operation of the above apparatus will be described with reference to FIG. 2 (a flowchart showing the overall processing operation), FIG. 3 (a flowchart showing the details of the evacuation planning process), and FIG. 4 (a flowchart showing the details of the navigation prediction display process). I will explain it.
Now, when own ship 21 is sailing from current position (X, Y) at azimuth ψ and speed V, other ships 23 and 24 are sailing across the course, and Assume that there is a shallow water 22 in front (see FIG. 5).
[0020]
In the evacuation planning device 7 and the navigation prediction display device 10 mounted on the own ship 21, the reference of the own ship's DCPAX and TCPAX, the distance of the shallow water determination, the simulation time interval Δt, The display interval d and the like are input, and in step A2, the water depth data of the navigation area is input from the disk device 6. These input values are stored in the escape planning device 7 and the simulated navigation display device 10. Here, the simulation time interval Δt is usually set to about 3 minutes, and the simulation result display time interval d is usually set to about 3 seconds.
[0021]
The evacuation planning device 7 always reads the TCPAi and DCPAi calculated by the collision prevention device 1 (step A3). In addition, the evacuation planning device 7 uses its own position from the positioning device 2 and its own bow from the gyrocompass 4. The azimuth is read (step A4), and it is determined whether or not there is a shallow water within a preset distance in front of the ship 21, and whether or not TCPAi and DCPAi are equal to or less than preset values TCPAX and DCPAX. (Step A5).
[0022]
That is, when DCPAi of own ship 21 and other ships 23 and 24 is equal to or smaller than set value DCPAX and TCPAi is equal to or smaller than set value TCPAX, it is determined that own ship 21 has a risk of colliding with other ships 23 and 24. . If the shallow water 22 exists at a distance from the own ship position that is equal to or less than the set value in the heading direction, it is determined that the own ship 21 has a risk of grounding.
[0023]
If both DCPAi and TCPAi are not smaller than the set values (DCPAX and TCPAX), there is no danger of collision, and if there is no shallow water in front of the ship, there is no danger of grounding. , The own position from the positioning device 2 and the heading of the own ship from the gyro compass 4 to determine again the danger of collision and grounding. Steps A3 to A5 are repeatedly executed, and the risk of collision and grounding is constantly determined.
[0024]
If the evacuation planning device 7 determines in step A5 that there is a possibility of collision, the evacuation planning device 7 executes an evacuation planning process by changing the course (step A6) and calculates a route for evacuation. The calculated escape plan route is displayed on the display device 8 and provided to the officer (step A7).
[0025]
Here, it waits for a command of a navigator (step A8). That is, whether to execute a simulation on the displayed route (step A9), to request the display of another planned escape route (step A11), or to sail on the displayed planned escape route (step A14). Is selected by the navigator.
[0026]
When an instruction to execute the simulation is given, the navigation prediction display device 10 reads the evacuation plan route data from the evacuation plan device 7 and performs a simulation based on the own ship position, own ship speed, own ship direction, and information of each other ship. The position of the own ship and the position of the other ship when the ship sails along the escape route at intervals of Δt is calculated, and is output to the display device 8 at each display interval d as a prediction processing result (simulation result) (step A10). When the simulation is completed, the system waits for a command from the navigator again (step A8).
[0027]
On the other hand, if there is a request for the next candidate output in step A8, the refuge planning device 7 checks whether there is a route other than the route being displayed from the routes calculated in step A6 (step A11). If there is no escape plan route other than the route being displayed, the fact that there is no next candidate is output to the display device 8 (step A12), and the process returns to step A8. If there is an evacuation planned route other than the displayed route, the currently displayed evacuation planned route is deleted (step A13), and the process returns to step A7 to output the next candidate route to the display device 8. This allows the navigator to know in advance (before setting the planned escape route) that there are multiple types of provided escape routes.
[0028]
FIG. 7 is a display example of the next candidate route. In FIG. 7, reference numeral 25 indicates a planned route of the own ship 21 and reference numeral 26 indicates a planned escape route. When the candidate route 27 is displayed, it is deleted from the screen of the display device.
Reference numeral 28 indicates a next planned turning point.
[0029]
When an instruction to use the escape route is given, the navigator steers along the displayed escape route (step A14), and after a certain time delay (elapse) (step A15), returns to step A3. Is repeated.
[0030]
Next, details of the escape planning process (step A6) will be described with reference to FIG.
First, an escape route is calculated (step B1). For example, as shown in FIG. 8, as a first step, a plurality of path units a to e of a predetermined length in a tree shape are calculated at intervals of the changing needle angle θ input beforehand with the own ship 21 as a center.
[0031]
In calculating the route unit, the route unit may be ± θ, ± 2θ... (Five in FIG. 8) on the left and right with the direction of the planned route 26 as the center, or The center may be the navigation direction of the ship 21 or may be the center of the direction of the next planned turning point 28 of the ship 21.
[0032]
Next, as a second stage, a plurality of route units a to e are calculated for the end point 25i of each route unit in the same manner as in the first stage.
[0033]
In this way, one after another, a plurality of route units a to e, the end points 25ij, 25ijk, 25ijkl, 25ijklm of each route unit are calculated, and finally the route connecting the end point 25ijklm of each route unit to the next planned turning point 28 The unit 25ijklm Z is calculated.
In this way, a large number of escape route candidates are calculated.
Thereafter, it is determined whether or not the calculated large number of escape route candidates meet various conditions.
[0034]
As one of the determinations, it is determined whether or not the calculated evacuation route candidate is appropriate in light of regulations such as the Maritime Collision Prevention Act (Step B2). If there is a problem, the termination determination is made (Step B8). If there is no problem, go to the next step B3. The regulations such as the Maritime Collision Prevention Law include, for example, a meandering prohibition (turn right at a certain point and turn left more than a predetermined angle at the end point of the next route unit) or a navigation area Violation.
[0035]
As one of the determinations, it is determined whether or not a shallow exists for each path unit (step B3). If it is determined that a shallow water exists on each route unit, the flow proceeds to the end determination (step B8), and if not, the flow proceeds to the next step 4.
[0036]
As one of the determinations, the closest approach time (hereinafter, referred to as “TCPAZ”) and the closest approach distance (hereinafter, referred to as “DCPAZ”) to each other ship are calculated for each route unit within the range of the route unit (step B4). ), It is determined whether or not DCPAZ, TCPAZ is larger than reference values DCPAX, TCPAX (step B5).
[0037]
When it is determined that DCPAZ and TCPAZ are smaller than the reference locations DCPAX and TCPAX, the process proceeds to the final determination (step B8), and when it is determined that they are larger, the process proceeds to the next step B6).
[0038]
As one of the determinations, it is determined whether or not a shallow water exists for each route unit 25ijklm Z up to the next planned turning point (step B6). When it is determined that a shallow water exists, the flow proceeds to the end determination (step B8), and when it is determined that the shallow water does not exist, the flow proceeds to the next step B7.
[0039]
As described above, after it is determined whether or not a large number of calculated escape route candidates meet various conditions, the escape route finally determined to be safe is registered as an escape plan route candidate (step B7). .
[0040]
After that, it is determined whether or not there is an escape route to be determined (step B8). In the end judgment, the end is determined when the end condition that the number of evacuation planned routes reaches a certain number or the number of calculations becomes a certain number or more is satisfied. If not, the process returns to step B1 and repeats the above processing to check the next evacuation route.
[0041]
Note that there are various procedures in the procedure for selecting an escape route as shown below. First, as first sorting means, a plurality of route units in the first stage are calculated in step B1, and the determinations in steps 2 to 6 are performed for the plurality of route units in the first stage to secure a safe first stage unit. A plurality of route units are selected, and then the second-stage plurality of route units are calculated for the selected route units and the determinations in steps 2 to 6 are performed. There is a procedure for performing safety judgment.
[0042]
Next, as a second sorting means, there is a procedure in which a plurality of route units in the first to fifth stages are collectively calculated in step B1 and then the determination in steps 2 to 6 is performed.
Furthermore, in the case where it takes time to calculate DCPAZ and TCPAZ, for example, other than the calculation of DCPAZ and TCPAZ is calculated by the first sorting procedure, and after the determinations in steps 2 to 6 are performed, the DCPAZ and TCPAZ are calculated. A selection procedure for calculating and determining may be used.
[0043]
Next, details of the navigation prediction display processing (step A9) will be described with reference to FIGS.
The position, speed, and azimuth of the own ship obtained from the positioning device 2, the speedometer 3, and the gyro compass 4, and the direction, speed, and position of the other ship obtained from the collision prevention device 1 are respectively input to the own ship information input device 101 and other devices. The current position, that is, the position after 0 minutes is set in the simulated predicted position calculator 103 via the ship information input device 102 (step C1). After a delay of d for a fixed time (step C2), the calculation time is set to be t = t + Δt seconds (step C3). The position of the own ship after t seconds is calculated and set by the simulated predicted position calculator 103 assuming that the ship sails at the current ship speed along the avoidance plan route data obtained from the escape planning device 7 (step C4), and is calculated. The set course of the planned evacuation route at the position of the own ship is calculated and set by the own ship direction calculator 104 as the own ship direction after t seconds (step C5). For example, time t 1 o'clock ship of Figure 6 is as shown by reference numeral 21t 1. Next, for all the other vessels, the current course (at time t = 0) and the boat speed are maintained assuming that the current course and vessel speed are maintained, and the positions and bearings of the other vessels after t minutes are calculated. The position / azimuth of the own ship and the position / azimuth of the other ship are set to the own ship position / azimuth and another ship position / azimuth output device (hereinafter referred to as “output device”) 107 after t minutes (step C6). ). Other vessels 24 at time t 1 ~t 5, is as shown by reference numeral 24t 1 ~24t 5, as shown in reference numeral 23t 1 ~23t 5 for the other vessels 23.
[0044]
The data of the own ship and the other ship after t minutes set in the output device 107 in steps C4 to C6 are output to the display device 8 (step C7). At this time, it is determined whether or not the position of the own ship is farther than the last turning point 29 of the planned evacuation route 26 (step C8), and if it is far, the safety prediction process ends. If so, the process returns to step C2, and the above processing is repeated. In the example of FIG. 6, at time t 5, the own ship 21 is farther from the last turning point 29 of the planned escape route, so the navigation prediction display processing is ended here. In FIG. 9, reference numeral 105 denotes a parameter input unit, and reference numeral 106 denotes a timer. Parameters such as a delay (elapsed) time d and a simulation time interval Δt are set via the parameter input unit 105 to a simulated predicted position calculator. 103 and timer 106 are set. The timer 106 manages the output timing of the output device 107.
[0045]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the ship operation safety prediction device of the present invention, when there is a danger of collision with another ship or danger of grounding in a shallow water during navigation, other ship data, Calculates and displays the route for evacuation based on the position and heading of the ship, as well as the iso-depth data of the voyage area, and displays changes in the status of own ship and other ships when sailing along this route. The simulation can be performed and the result can be provided to the navigator to assist in the determination of the escape route, thereby obtaining an advantage that can greatly contribute to safe operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a ship operation safety prediction device as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the overall processing operation.
FIG. 3 is a flowchart showing details of the evacuation planning process.
FIG. 4 is a flowchart showing details of the navigation prediction display process.
FIG. 5 is a navigation diagram showing an example of the implementation status.
FIG. 6 is a navigation diagram showing an example of the navigation prediction.
FIG. 7 is a route diagram showing an example of the same escape route candidate.
FIG. 8 is a navigation diagram showing an example of the escape plan search procedure.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the navigation prediction display device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Collision prevention device 2 Positioning device 3 Speedometer 4 Gyro compass 5 Keyboard 6 as a second input device 6 Disk device as a first input device 7 Evacuation planning device 8 Display device 9 Push button switch
10 Navigation prediction display
21 Own ship
22 Ford
23, 24 Other ships
