JP3986512B2 - 移動体表示装置および移動体表示システム - Google Patents

Description

この発明は、自移動体の軌跡とともに他移動体の軌跡を自動的に表示できるようにした移動体表示装置および移動体表示システムに関する。

従来より船舶用航行援助装置の１つとして、移動体軌跡表示装置のひとつである航跡表示装置が用いられている。一般に、航跡表示装置は、自船の現在位置を測定する航法装置を接続して、必要なタイミングで航跡装置から自船の位置データを受け取るとともに逐次記憶し、これを表示画面上に航跡として表示する。また、外部メモリから海図データを読み取って、海図とともに航跡を表示するようにし、さらに表示画面内の所定箇所にイベントマークや目的地マークを設定することによって、目的に応じて航行援助を行えるようにしている。

しかし、このような従来の航跡表示装置は、自船の航跡（自航跡）を表示するのみであり、付近を航行する他船の航跡（他航跡）を自動的に表示させることはできない。他航跡を視覚上得るためには、無線電信または無線電話を用いて他船の位置情報を逐次入手して、海図上にプロットしてゆく必要がある。また、レーダ装置を用いて、レーダスコープ上でレンジマークと円周スケールによって他船の位置を読み取り、海図上にプロットして行かなければならない。

このような無線電信や無線電話を用いる方法では、オペレータを介さなければならないだけでなく、他船の通信周波数および通信方法が予め判明していなければならない。また、レーダスコープ上で他船の位置を読み取る方法では、正確さに欠けるだけでなく、入江や山などの障害物に隠れた他船の位置情報を求めることができない。しかも、これらの従来の方法では、他船の位置データを逐次求めて海図上に逐次プロットして行かなければならない。

上記各種問題は船舶用の航跡表示装置に限らず、その他の陸上移動体や航空移動体用の航跡表示装置にも共通の問題である。

この発明の目的は、このような従来の問題を解消して、レーダスコープ上には映らないような条件にある他移動体の位置を正確に且つ自動的に航跡として表示できるようにした移動体表示装置および移動体表示システムを提供することにある。

この発明は、自船の現在位置を測定した過去複数回分の測定データに基づいて自船の航跡を表示器に表示する自船表示手段と、
前記表示器の表示画面の中心位置と表示縮尺率に基づいて探知範囲を算出し、これを海域座標とするとともに、ＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データの送信を他船に対して海域指定を行うとともに要求するメッセージを送信する船位要求呼出し手段と、
前記送信手段が送信したメッセージに応答した、１または複数の他船から該他船のＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データを受信するデータ受信手段と、
各他船の過去複数回分の測定データをＩＤコードとともに記憶する記憶手段と、
前記記憶手段の記憶内容に基づいて各ＩＤコードの他船毎に、その軌跡を前記表示器に表示する他船表示手段と、を備えている。

また、前記自船または前記各他船の軌跡をそれぞれ異なる色で表示する。

また、前記送信手段は、他船に対して、自船の現在位置を測定した測定データおよび識別情報を送信する自船位置送信手段を備えている。

また、この発明は、自船の現在位置を測定した過去複数回分の測定データに基づいて自船の軌跡を表示器に表示する自船表示手段と、１または複数の他船から該他船のＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データを受信するデータ受信手段と、各他船の過去複数回分の測定データをＩＤコードとともに記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて各ＩＤコードの他船毎に、その軌跡を前記表示器に表示する他船表示手段と、他船に対して自船の現在位置を測定した測定データおよびＩＤコードを送信するデータ送信手段と、前記表示器の表示画面の中心位置と表示縮尺率に基づいて探知範囲を算出し、これを海域座標とするとともに、ＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データの送信を他船に対して海域指定を行うとともに要求するメッセージを送信する船位要求呼出し手段と、を備えた移動体表示装置を複数の船舶に搭載し、
各船舶の現在位置を測定した測定データおよびＩＤコードを相互に送受信して、各船舶において自船および他船の軌跡を表示器に表示する。

この発明では、自船表示手段は測定した自船の現在位置を表示器に表示する。また、１または複数の他船から該他船の識別情報（ＩＤコード）および現在位置を測定した測定データを受信する。他船表示手段は過去複数回分の他船の測定データに基づき他船毎に、その軌跡を前記表示器上に表示する。このように、他船からその測位データを受信して他軌跡として表示するようにしたため、オペレータを介することなく、他船の位置を正確に求め、自動的に軌跡として表示させることができる。また、自船の位置を表示した表示器上に、他船の軌跡も表示するので、自船と他船との現在の位置関係が容易に判断できるとともに、以後の他船の位置や自船との位置関係も容易に予測できる。しかも、例えばＭＦ／ＨＦ電波を使用して他船の測定データを受信するようにすれば、レーダスコープには映らない入江や山などの障害物の向こう側に存在する他船の航跡をも表示することができる。

また、このような移動体表示装置を複数の船舶に搭載して相互に通信するシステムを構成することにより、基地局を設けずに互いの位置をそれぞれの表示装置に表示させることができる。

この発明によれば、オペレータを介さずに他移動体の位置情報を自動的に且つ正確に求めることができ、しかもレーダなどでは障害となるような入江や山などが存在する場合でも、他移動体の位置を確実に求めることができ、その行動を容易に把握できるようになる。

この発明の実施形態である船位情報処理装置の構成をブロック図として図１に示す。図１において送受信装置１００はＭＦ／ＨＦまたはＶＨＦの無線機などからなり、ディジタル選択呼出装置１０１からリモート制御される。１０１は例えばＧＭＤＳＳ（Global Maritime Distress and Safety System）対応機として用いられるクラスＡ対応のディジタル選択呼出装置（ＤＳＣ）であり、送受信装置１００を用いて海岸局や他船との遭難・安全呼出しおよびその他の通常呼出し用として使用する。この実施形態では専ら他船の船位情報を呼び出すため、また他船からの船位情報の呼出しに応答して自船の船位情報を送信するために用いる。航跡表示装置１０２は航法装置１０３により求められた現在の自船位置を必要なタイミングで順次記憶するとともに航跡として表示し、またディジタル選択呼出装置１０１を介して読み取った他船の位置データを順次記憶するとともにこれを他航跡として表示する。航法表示装置１０３はロランＡ／Ｃ受信機やＧＰＳ受信機などからなり、自船の現在位置を測位し、ＮＭＥＡ規格のデータ端子を介してディジタル選択呼出装置１０１および航跡表示装置１０２へそのデータを与える。

次に図１に示した送受信装置１００、ディジタル選択呼出装置１０１および航跡表示装置１０２の具体的な構成をブロック図として図２および図３に示す。

図２の送受信装置１００内において３は受信回路、６は送信回路であり、それぞれデュプレクサ２に接続している。受信回路３は受信信号を後述するディジタル選択呼出装置１０１内のモデム２０へ与える。また、送信回路６はモデム２０から出力される信号を変調してデュプレクサ２を介してアンテナ１から送信する。また、モデム２０の出力信号をスピーカ４またはハンドセット５へ与えてモニタできるようにしている。ＣＰＵコントローラ８はインタフェース７を介して受信回路３または送信回路６に対し制御信号を与えて送受信の切り替え、送信周波数および受信周波数の設定などを行う。また、ＣＰＵコントローラ８はインタフェース７を介して入力スイッチ９の状態を読み取り、また送受信装置の状態をＬＣＤ１０に表示する。

ディジタル選択呼出装置１０１内においてモデム２０は例えばディジタルシグナルプロセッサからなり、送受信装置１００内の受信回路３から出力される０／１のディジタル信号をＡＳＣＩＩコードに変換し、また送信時にはＡＳＣＩＩコードを０／１のディジタル信号に変換する。ＰＲＯＭ３１にはＣＰＵ２３の実行すべきプログラムを予め書き込んでいる。ＥＥ−ＰＲＯＭ３０は、後述する自船ＩＤコード、グループＩＤコードなどの識別データを記憶する。ＲＡＭ２９は後述するように他船の船位要求の呼出しを行う際、およびその応答信号を受信する際の各種ワーキングエリアとして用いる。またＲＴＣ２８は時計回路である。ＣＰＵ２３はＰＲＯＭ２３に予め書き込まれているプログラムを実行することによって、例えばインタフェース２４を介して入力スイッチ２７の状態を読み取り、ＬＣＤ２６にディジタル選択呼出装置の状態を表示し、呼出しのあったとき呼出受信音をスピーカ２５から報知する。またインタフェース２１を介して送受信装置１００内のインタフェース７に対し送受信の切り替え信号、送信周波数データおよび受信周波数データなどを与え、モデム２０を介して送信信号の出力および受信信号の入力を行い、航跡表示装置１０２（第３図）に対し、他船の位置データなどを与える。さらにインタフェース２２を介して航法装置１０３から現在の自船位置データを読み取る。

図３に示す航跡表示装置１０２においてＲＯＭ４４にはＣＰＵ４６の実行すべきプログラムを予め書き込んでいる。ＲＡＭ４５には自航跡データおよび他航跡データなどを記憶する領域を備えている。ＣＰＵ４６はＲＯＭ４４内のプログラムを実行して、例えばインタフェース４０を介して航法装置１０３から自船の現在位置データを読み取り、インタフェース４１を介してディジタル選択呼出装置１０１に対し他船の船位要求呼出しの要求を行い、ディジタル選択呼出装置１０１から他船の位置データなどを取り込む。またインタフェース４２を介して入力スイッチ４３の状態を読み取る。表示制御部４７は表示メモリ、その内容を表示器に適するタイミングで順次読み出す回路および表示用メモリから読み出したデータを表示用信号に変換する回路などから構成している。ＣＰＵ４６は表示制御部４７内の表示用メモリに表示データを書き込むことによって表示器４８に航跡などを表示させる。

次に、図１および図３に示した航跡表示装置１０２の表示器に表示される例を図４に示す。図４においてＳ０は現在の自船位置を示す自船マーク、Ｓ２は自航跡である。またＳ１はその向きによって針路、その長さによって船速を示す針路／船速マークである。Ａ０は他船の現在位置を示すマーク、Ａ２は他航跡、Ａ１は他船の針路および船速を示すマークである。また、他船マークＡ０内の数字は何番目の他船であるかを示し、他船の検出順に自動的に番号を付ける。

次に、図１および図２に示したディジタル選択呼出装置１０１による送信メッセージおよび受信メッセージのフォーマット例を図５に示す。図５において（Ａ）は送信メッセージ、（Ｂ）はそれに応答して他船から送信される受信メッセージである。図５において「ドットパターン」および「同期シーケンス」は受信機が正確に同期をとり、呼出メッセージ内の信号の位置を正しく決めるための情報である。「海域指定フォーマット」は呼出しの種別を表すフォーマット信号であり、ここでは海域を指定してその海域内に存在する他船に対し呼出を行う指定方法である。「海域座標」は後述する方法により指定される海域の範囲を表す座標データである。「カテゴリ」は安全カテゴリ、緊急カテゴリ、遭難カテゴリなどのカテゴリを示すデータであり、ここでは安全カテゴリである。「自局ＩＤ」は送信メッセージにおいては自船のＩＤコード、受信メッセージにおいては、他船のＩＤコードである。「船位テレコマンド」は通信形式を示すデータであり、ＭＦ／ＨＦの場合、送信周波数および受信周波数、ＶＨＦの場合送信チャンネルおよび受信チャンネルのデータが含まれる。「ＥＯＳ」はメッセージの送信終了を示すコード、「ＥＣＣ」は誤りチェック信号である。さらに、受信メッセージにおいて「座標」は他船から送信されたその船（他船）の位置データ、「時刻」はその時の時刻データである。

図５に示した海域座標の指定方法を図６に示す。図６において「ＬＡＴ，ＬＯＮ」は基準点の「緯度，経度」であり、この点を基準として緯度方向に−ΔＬＡＴ、経度方向に＋ΔＬＯＮの範囲を海域指定の場合の海域座標データとする。

図７はディジタル選択呼出装置１０１内のＲＡＭ２９およびＥＥ−ＰＲＯＭ３０内の主要なデータを示す図である。図７において「自船現在位置」は航法装置１０３から読み取った現在の自船位置データ、「海域座標」は航跡表示装置１０２によって指定されるデータであり、図５に示した「海域座標」に相当する。「他船ＩＤ」、「他船位置」、「他船時刻」はそれぞれ呼出しに応答した他船からの信号を受信して得た他船のＩＤコード、他船の位置データおよびその時の時刻データである。これらのデータを他船（１）〜他船（４）の４つまでの他船についてそれぞれ個別に記憶する。ＥＥ−ＰＲＯＭ３０内には予め自船のＩＤコードおよびグループＩＤコードを記憶している。

図８は航跡表示装置１０２内のＲＡＭ４５に記憶されるデータの例を示す。図８において、自船航跡データおよび他船航跡データはそれぞれ複数点の色データ、位置データ、時刻データおよび付加データからなる。ここで色データはその点を何色で表示すべきかを表すデータ、位置データは（緯度，経度）の座標データ、時刻データはその点を測位した点の時刻である。さらに付加データはその位置に必要に応じてイベントマークや目的値マークを表示する際、これを記憶するデータである。この実施形態では他船（１）〜他船（４）まで４つの他船について個別に航跡データの記憶エリアを確保し、一定時間間隔で色データ，位置データ，時刻データおよび付加データの各データをそれぞれ順に書き込んでいく。また、図８において記憶エリアＭ１には、自船位置データおよび他船位置データを記憶するための時間間隔データｔを記憶する。エリアＭ２には表示縮尺率ｓを記憶する。エリアＭ３には表示画面の中心位置（緯度，経度）データｃを記憶する。エリアＭ４にはこれまでの航跡データ（位置データ）の記憶点数ｐを記憶する。エリアＭ６には他船（１）〜他船（４）の各々について表示すべき航跡の色データを記憶する。エリアＭ７には他船（１）〜他船（４）についてそれぞれＩＤコードを記憶する。エリアＭ８には現在の自船の針路、エリアＭ９には現在の自船の船速を記憶する。またエリアＭ１０には他船（１）〜他船（４）についてそれぞれ針路を記憶する。さらにエリアＭ１１には他船（１）〜他船（４）についてそれぞれ船速を記憶する。

次にディジタル選択呼出装置１０１の処理手順をフローチャートとして図９に示す。先ず、予め定められ、聴守義務のある周波数／チャンネルをスキャンして、受信の有無を判定する（ｎ１→ｎ２）。何らかの受信があれば、そのメッセージが自局を対象とする呼出しであるか否かの判定を行う（ｎ４）。具体的には相手船から海域指定の呼出しがあって、その海域内に自船が存在するか否かを判定する。もし、相手船から海域指定の呼出しがあって、自局が該当すれば、航法装置１０３から自船の現在位置を読み込み（ｎ５）、時計回路から現在時刻を読み込み（ｎ６）、ＥＥ−ＲＯＭ３０から自船ＩＤコードを読み出し（ｎ７）、送信メッセージを作成する（ｎ８）。ここで注意しなければならないのは、相手船からの呼出しがあってこれに応答する自船は、その相手船にとっての他船であり、ステップｎ８で作成する受信メッセージは図５の（Ｂ）に示したものである。その後、相手船から提案された送信周波数および受信周波数に応じて、送受信装置１００の周波数／チャンネルを設定し、送信メッセージを送信する（ｎ９→ｎ１０）。さて、ディジタル選択呼出装置１０１は航跡表示装置１０２から一定周期（ｔ）で他船の位置データを求める要求が行われる。この要求を受ければ、先ず海域指定呼出しメッセージを作成する（ｎ３→ｎ１１）。具体的には図５の（Ａ）に示した送信メッセージを作成する。その際、海域座標データは現在の自船位置に基づいて既に求められている海域座標データ（図７参照）を用いる。その後、送受信装置１００に対し周波数／チャンネルの設定を行い、メッセージを送信する（ｎ１２→ｎ１３）。その後、他船からの応答を待つ。一定時間以内に応答があればその受信信号から他船ＩＤ、他船位置データ、時刻データをそれぞれ抽出して他船ＩＤ毎に記憶する（ｎ１４→ｎ１６）。その際、他船が複数存在して、他船からの応答信号が重ならない（衝突しない）ための手段を講じておく。（例えば、各他船は、各局のＩＤコードに応じた遅れをもって、応答するようにする。）このようにして航跡表示装置からの要求がある毎に海域指定による船位要求呼出しを行う。

次に、航跡表示装置の処理手順をフローチャートとして図１０〜図１２に示す。

図１０はキー操作に応じた処理手順を示すフローチャートである。先ずキーの読み取りを行う（ｎ２０）。何らかのキー入力があれば、以降そのキーに応じた処理を行う。操作されたキーがメニュ表示キーであれば、メニュー表示を行うとともにその選択操作を読み取る（ｎ２１→ｎ２２→ｎ２３）。ここで操作されたメニューが航跡に関する設定であり、且つ記憶間隔の設定であれば、テンキーなどにより入力された記憶間隔ｔを記憶する（ｎ２４→ｎ２５→ｎ２６）。自航跡色を選択する操作であれば、自航跡の色を記憶する（ｎ２７→ｎ２８）。また、他航跡の色を選択する操作であれば、その操作に応じて他航跡のデータを記憶する（ｎ２９→ｎ３０）。メニュ表示キー以外の操作で、例えば縮尺変更キーが操作されたなら、表示縮尺率ｓをそのキー操作に応じて変更する（ｎ３１→ｎ３２）。また、画面移動キーが操作されたなら、そのキー操作に応じて中心位置ｃの値を変更する（ｎ３３→ｎ３４）。キー入力がなされない状態で、航跡データの記憶すべきタイミングとなれば自航跡および他航跡の記憶を行う（ｎ３５→ｎ３６）。また、その他のタイミングでは表示処理を行う（ｎ３７）。

図１１は図１０におけるステップ３６の航跡記憶の処理手順を示すフローチャートである。

先ず航法装置より現在の自船位置データを読み取り、これを自船航跡データとして追加する（ｎ４０→ｎ４１）。

続いて、これまでに求めた自船の航跡データから自船の針路および船速を算出し、メモリの所定エリア（図８のＭ８，Ｍ９）に書き込む（ｎ４２→ｎ４３）。その後、表示画面の中心位置ｃと表示縮尺率ｓに基づいて他船を探知すべき範囲を算出し、これを海域座標としてディジタル回線選択装置へ転送する（ｎ４４→ｎ４５）。具体的には図６に示した海域座標において海域の中心に中心位置ｃが対応し、海域座標の基準点が表示画面の左上隅の点に相当するように海域座標データを求める。その後、ディジタル選択呼出装置（ＤＳＣ）へ海域指定による他船の船位要求呼出しの要求を行う（ｎ４６）。これによりディジタル選択呼出装置は海域指定の船位要求呼出しを行い、他船からの位置データなどを求める。航跡表示装置は、ディジタル選択呼出装置が求めた他船のＩＤコード、位置データおよび時刻データを読み取り、これを他船の航跡データとして追加する（ｎ４７→ｎ４８）。続いて、これまでの他船の航跡データに基づいて他船の針路および船速を算出し、それぞれ書き込む（ｎ４９→ｎ５０）。

図１２は図１０におけるステップｎ３７の表示処理の手順を示すフローチャートである。先ず、中心位置ｃと表示縮尺率ｓに基づいて表示範囲を求める（ｎ６０）。そして自船の航跡データおよび他船の航跡データから読み出すべき位置を示すポインタに初期値を０設定し、続いてポインタにより指定される位置の航跡データを読み出す（ｎ６１→ｎ６２）。その位置データが表示範囲内であれば、表示メモリ内のアドレスとして座標変換し、その位置をプロットする（ｎ６３→ｎ６４）。その際、指定された色で航跡が表示されるように表示データを書き込む。ステップｎ６２〜ｎ６４の処理をポインタを順次インクリメントしつつ繰り返し、ポインタが現在記憶している記憶点数ｐに達するまで繰り返し行う（ｎ６５→ｎ６６→ｎ６２・・・）。この処理によって自船の航跡および他船の航跡が表示される。その後、自船および他船の針路データおよび船速データに基づいて針路／船速マークを作成し、これを表示用メモリに書き込む（ｎ６７）。以上の処理によって図４に示したような航跡表示がなされる。

なお、実施形態では本願発明の航跡表示装置の機能と船位情報送信装置の機能を兼ね備える船位情報処理装置を例としたが、それぞれの機能を有する装置を別個に設けてもよい。また、実施形態では他船の船位情報を得るために、海域指定の呼出しを行ったが、目的によっては他のフォーマットで呼出しを行ってもよい。例えば船団を組んで所定海域を航行する際に、僚船の航跡を表示する際にはグループＩＤを用いて、グループ呼出しを行えばよい。さらに、実施形態では船位情報処理装置を例としたが、海上移動体に限らず陸上移動体や航空移動体を対象とすることも可能なことは言うまでもない。

この発明の実施形態である船位情報処理装置のブロック図である。 送受信装置とディジタル選択呼出装置の構成を示すブロック図である。 航跡表示装置の構成を示すブロック図である。 航跡表示装置の表示例を示す図である。 送信メッセージおよび受信メッセージの例を示す図である。 海域指定呼出しの際の海域座標の指定方法を示す図である。 ディジタル選択呼出装置内のＲＡＭおよびＥＥ−ＰＲＯＭの一部構成図である。 航跡表示装置内のＲＡＭの一部構成図である。 ディジタル選択呼出装置の処理手順を示すフローチャートである。 航跡表示装置の処理手順を示すフローチャートである。 航跡表示装置の処理手順を示すフローチャートである。 航跡表示装置の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００−送受信装置
１０１−ディジタル選択呼出装置
１０２−航跡表示装置
１０３−航法装置
Ｓ０−自船の現在位置を示すマーク
Ｓ１−自船の針路／船速マーク
Ｓ２−自航跡
Ａ０−他船の現在位置を示すマーク
Ａ１−他船の針路／船速マーク
Ａ２−他航跡

Claims (4)

1. 自船の現在位置を測定した過去複数回分の測定データに基づいて自船の航跡を表示器に表示する自船表示手段と、
   前記表示器の表示画面の中心位置と表示縮尺率に基づいて探知範囲を算出し、これを海域座標とするとともに、ＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データの送信を他船に対して海域指定を行うとともに要求するメッセージを送信する船位要求呼出し手段と、
   前記送信手段が送信したメッセージに応答した、１または複数の他船から該他船のＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データを受信するデータ受信手段と、
   各他船の過去複数回分の測定データをＩＤコードとともに記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段の記憶内容に基づいて各ＩＤコードの他船毎に、その軌跡を前記表示器に表示する他船表示手段と、を備えた移動体表示装置。
2. 前記自船または前記各他船の軌跡をそれぞれ異なる色で表示する請求項１に記載の移動体表示装置。
3. 前記送信手段は、他船に対して、自船の現在位置を測定した測定データおよび識別情報を送信する自船位置送信手段を備えた請求項１または２に記載の移動体表示装置。
4. 自船の現在位置を測定した過去複数回分の測定データに基づいて自船の軌跡を表示器に表示する自船表示手段と、１または複数の他船から該他船のＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データを受信するデータ受信手段と、各他船の過去複数回分の測定データをＩＤコードとともに記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて各ＩＤコードの他船毎に、その軌跡を前記表示器に表示する他船表示手段と、他船に対して自船の現在位置を測定した測定データおよびＩＤコードを送信するデータ送信手段と、前記表示器の表示画面の中心位置と表示縮尺率に基づいて探知範囲を算出し、これを海域座標とするとともに、ＩＤコードおよび現在位置を測定した測定データの送信を他船に対して海域指定を行うとともに要求するメッセージを送信する船位要求呼出し手段と、を備えた移動体表示装置を複数の船舶に搭載し、
   各船舶の現在位置を測定した測定データおよびＩＤコードを相互に送受信して、各船舶において自船および他船の軌跡を表示器に表示する移動体表示システム。

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