JP4214219B2

JP4214219B2 - 離接岸用操船支援装置

Info

Publication number: JP4214219B2
Application number: JP2002342357A
Authority: JP
Inventors: 敏幸加納
Original assignee: National Maritime Research Institute
Current assignee: National Maritime Research Institute
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004175187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の離接岸に際して、船体と岸壁（または桟橋）との位置関係，接岸速度（ゆきあし）等の船体運動を確認しながら操船を行えるようにした離接岸用操船支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、船舶の離接岸に際して、大型船では、水先案内人の指導により操船が行われたり、サイドスラスターが用いられたりするほか、タグボートによる船体の駆動が行われる場合もある。
また中小型船では、船長の指揮のもとに慎重な操船が行われ、接岸の際には船首部付近を岸壁のビットに係船索を用いて拘束してから、船尾部を岸壁へ引き寄せることなどが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような従来の離接岸時の操船手段では、船体と岸壁との位置関係が明確には把握されないので、船舶の離接岸作業を迅速に行えないという不具合がある。
【０００４】
そこで本発明は、船上に設置された複数のカメラによる岸壁上の目標物の画像を処理して、船体と岸壁との位置関係を把握しながら、離接岸を安全かつ的確に行えるようにした離接岸用操船支援装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の離接岸用操船支援装置は、船舶の離接岸に際して船体と岸壁付近の目標物との相対的位置関係を検出すべく、船長方向に相互に間隔をあけて船上に配設された少なくとも３個のカメラを備え、これらのカメラでそれぞれ撮影した岸壁付近の目標物に係る位置情報に基づき、船長方向に沿う舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係を演算しうる演算器と、同演算器の演算結果に基づき上記の相対的位置関係を画面に表示しうるモニターとが設けられており、上記３個のカメラが一直線上には並ばないようにして互いに異なる高さ位置に設けられて、上記３個のカメラの各位置を頂点として形成される三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係から、船体の６自由度の運動を演算しうる演算器が設けられたことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の離接岸用操船支援装置は、上記３個のカメラのうちの２個のカメラの組合わせによる３組のカメラセットが、それぞれステレオカメラとして構成されていることを特徴としている。
【０００７】
上述の本発明の離接岸用操船支援装置では、船舶の離接岸に際して、３個のカメラのうちの２個のカメラの組合わせによるカメラセットで撮影された岸壁付近の目標物に対する船体の幾何学的な位置関係が演算器により演算されて、その演算結果としての船体の舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係がモニターの画面上に表示されるので、船舶のポッドプロペラやサイドスラスターなどを用いた操船が容易に行われるようになる。
【０００８】
また、上記３個のカメラが一直線上には並ばないようにして互いに異なる高さ位置に設けられているので、一時的に岸壁クレーンなどが１つのカメラと岸壁付近の目標物との間に存在して同カメラの視野の妨げとなった場合でも、残りの２つのカメラにより位置情報の経時的連続性を確保することができる。
【０００９】
さらに、上記３個のカメラの各位置を頂点として船上に固定される三角形が形成されて、同三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係から、船体の６自由度の運動を演算しうる演算器が設けられるので、同演算器の演算結果に基づき、船体と岸壁との相対的位置関係のみならず、船体運動も画面に表示することができ、これにより離接岸の操船が容易に行われるようになる。
【００１０】
また、上記３個のカメラのうちの任意の２個のカメラの組合わせである３組のカメラセットがステレオカメラとして配置されていると、各カメラのカメラアングルを固定しておくことができ、構造の簡素化がもたらされるようになる。
【００１１】
【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離接岸用操船支援装置について説明すると、図１はその船上における配置状態と岸壁との関係を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１の船舶を岸壁側から見た斜視図、図４は上記装置における信号の流れを示すブロック図である。
【００１２】
図１〜３に示すように、船体１の離接岸に際して、岸壁（または桟橋）２におけるビットなどの目標物３との相対的位置関係を検出できるように、船長方向に相互に間隔をあけ高さも変えて船上に配置された少なくとも３個のカメラ４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。また、図示のごとく反対舷にも、同様に３個のカメラ５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている。
【００１３】
そして、各カメラのための画像処理装置６で処理された画像に基づき船体１と岸壁２との位置関係および船体運動を演算する演算器８が船内に設けられるとともに、同演算器８における演算結果に基づき船体１の船長方向に沿う舷側ライン１ａと岸壁２の接岸用ライン２ａとの相対的位置関係および船体運動を表示するモニター９が操舵室に設けられている。
【００１４】
岸壁２に対向する３個のカメラ４ａ，４ｂ，４ｃのうち任意の２個のカメラが組合わされて、３組のカメラセット４ａ−４ｂ，４ｂ−４ｃ，４ａ−４ｃが構成される。
【００１５】
そして、このように組合わされた３組のカメラセット４ａ−４ｂ，４ｂ−４ｃ，４ａ−４ｃは、いずれもステレオカメラとして構成されている。
【００１６】
上述の本実施形態の離接岸用操船支援装置では、船舶の離接岸に際して、船体１に設けられた３組のカメラセット４ａ−４ｂ，４ｂ−４ｃ，４ａ−４ｃで撮影された岸壁２上の目標物３についての画像処理が画像処理装置６で行われて、同装置６からの信号に基づき、演算器８において目標物３に対する船体１の幾何学的な位置計算が行われるほか、３個のカメラ４ａ，４ｂ，４ｃにより形成される船体固定の三角形の平面と目標物３との幾何学的位置関係により船体の６自由度の運動の計算も演算器８により行われて、その経時的な演算結果としての船体１の舷側ライン１ａと岸壁２の接岸用ライン２ａとの相対的位置関係および船体運動がモニター９の画面上に表示される。そして、同画面を見ながら、船舶の図示しないポッドプロペラやサイドスラスターなどを用いた操船が、演算器８から信号を受ける船舶制御装置10を用いて容易に行われるようになる。
【００１７】
また、船長方向に相互に間隔をあけ高さも変えて３個のカメラ４ａ，４ｂ，４ｃが船上に配置されているので、一時的に岸壁クレーンなどが、１個のカメラと岸壁上の目標物３との間に存在して同カメラの視野の妨げになった場合でも、残りの２個のカメラセットで情報取得の経時的連続性を確保することができる。
【００１８】
そして、３組のカメラセット４ａ−４ｂ，４ｂ−４ｃ，４ａ−４ｃがステレオカメラとして配置されているので、各カメラのカメラアングルを固定しておくことができ、構造の簡素化がもたらされるようになる。
【００１９】
さらに、図示しないが、カメラの数を僅かに増やすことにより、例えば４個のカメラを設置して６組のカメラセットを構成してもよく、このように任意の２個のカメラを組合わせたカメラセットが幾何級数的に増大し、それぞれの相対的な位置関係に関する演算結果に対して最小二乗法などを適用すれば飛躍的に計測精度の向上を図ることができる。また、カメラの視野の妨げとなる障害やカメラの故障に対する信頼性を増すことができる。
【００２０】
このようにして、本発明の離接岸用操船支援装置によれば、船舶の離接岸に際して、船体１と岸壁（または桟橋）２との位置関係を確認しながら安全に操船を行うことが可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の離接岸用操船支援装置によれば次のような効果が得られる。
(1) 船舶の離接岸に際して、船上に設けられた少なくとも３個のカメラのうち２個のカメラの組合わせで撮影された岸壁付近の目標物に対する船体の幾何学的な位置計算が演算器により行われて、その演算結果としての船体の舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係および船体の接岸速度などの船体運動がモニターの画面上に表示されるので、船舶のポッドプロペラやサイドスラスターなどを用いた操船が容易に行われるようになる。そして、上記３個のカメラが船長方向に相互に間隔をあけ高さも変えて配置されているので、一時的に岸壁クレーンなどが、１個のカメラと岸壁付近の目標物との間に存在してカメラの視野の妨げになった場合でも、残りの２個のカメラによるカメラセットで情報取得の経時的連続性を確保することができる。また、上記３個のカメラが一直線上に並ばないようにして互いに異なる高さ位置に配置されているので、３個のカメラで構成する三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係についての幾何学的な位置計算により６自由度の船体運動の情報を得ることができ、これをモニターなどに表示してより安全な操船が行えるようになる。
(2) ３個のカメラの任意の２個のカメラの組合わせによる３組のカメラセットが、それぞれステレオカメラとして配置されていると、各カメラのカメラアングルを固定しておくことができ、構造の簡素化がもたらされるようになる。
(3) 上記カメラの数を３個よりも僅かに増やすことにより、任意の２個のカメラを組合わせたカメラセットの数が幾何級数的に増大し、各カメラセットを用いて船体と岸壁との相対的な位置関係を演算し、その演算結果に対して最小二乗法などを適用すれば、飛躍的に計測精度の向上を図ることができる。また、カメラの視野の妨げとなる障害やカメラの故障に際して、対処しやすくなる利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての離接岸用操船支援装置を備えた船舶と岸壁との関係を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１の船舶を岸壁側から見た斜視図である。
【図４】上記装置における信号の流れを示すブロック図である。
【符号の説明】
１船体
１ａ舷側ライン
２岸壁（または桟橋）
２ａ接岸用ライン
３目標物
４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃカメラ
６画像処理装置
８演算器
９モニター
10 船舶制御装置

Claims

船舶の離接岸に際して船体と岸壁付近の目標物との相対的位置関係を検出すべく、船長方向に相互に間隔をあけて船上に配設された少なくとも３個のカメラを備え、これらのカメラでそれぞれ撮影した岸壁付近の目標物に係る位置情報に基づき、船長方向に沿う舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係を演算しうる演算器と、同演算器の演算結果に基づき上記の相対的位置関係を画面に表示しうるモニターとが設けられており、上記３個のカメラが一直線上には並ばないようにして互いに異なる高さ位置に設けられて、上記３個のカメラの各位置を頂点として形成される三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係から、船体の６自由度の運動を演算しうる演算器が設けられたことを特徴とする、離接岸用操船支援装置。
請求項１に記載の離接岸用操船支援装置において、上記３個のカメラのうちの２個のカメラの組合わせによる３組のカメラセットが、それぞれステレオカメラとして構成されていることを特徴とする、離接岸用操船支援装置。