JP4709684B2 - 相手船動静監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、輻湊する海域において未然に衝突を防止するために、船舶の運航者に有効な情報を提供する相手船動静監視装置に関するものである。

相手船の動静を監視する相手船動静監視装置としては、一般にレーダ装置が用いられている。最近では、そのレーダ装置に、レーダ信号をもとに自船及び相手船の動きを推定し、自船の航行安全を支援するシステムとしての自動衝突予防援助装置（ＡＲＰＡ）が付加されている。この自動衝突予防援助装置は、自船の針路とともに相手船の位置を表示し、相手船の速度及び針路を出力するもので、その表示画面は海図表現と一致しているので、船舶が輻湊する海域において全体的な操船計画を立てるのに有利である。しかしながら、自船に近づくほどレーダ映像が込み入り、衝突防止の行動判断が難しくなるという問題がある。

一方、最近、海上の景観を投影する海上景観映像に、横軸が自船からの方位であり縦軸が自船からの距離である座標を設定し、レーダ映像を、座標が合致するように座標変換した後に重畳表示するようにした船舶航行支援装置が開発された（特許文献１参照）。その船舶航行支援装置の表示画面には、そのレーダ映像に、相手船と同一位置に到達する確率が設定値より高い領域が、相手船妨害ゾーンとして重畳表示される。この船舶航行支援装置によれば、自船に近づく相手船の複数映像も左右に拡大されるので、衝突危険度合いの判断が容易である。
特開２００５−６１８９３号公報

しかしながら、その船舶航行支援装置は、レーダ映像がＢスコープと呼ばれる表示形式となり、海図等の平面座標表示形式とは大きく異なるために、慣れないと違和感があり、扱いにくいという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、上述のような船舶航行支援装置の表示画面に表示される映像とレーダ装置の表示画面に表示される映像との関係が容易に分かるようにすることである。

この目的を達成するために、本発明では、レーダ装置と上述のような船舶航行支援装置とを連動させるようにしている。
すなわち、本発明は、自船を中心として相手船の位置を表示画面上に表示するレーダ装置と、相手船の速度及び針路に基づいて算出される相手船の予想位置と同一位置に到達する確率が設定値よりも高い領域である相手船妨害ゾーンを、横軸が自船からの方位であり縦軸が自船からの距離である座標系として表示画面上に表示する船舶航行支援装置と、を備え、前記レーダ装置及び船舶航行支援装置の一方においてその表示画面上に相手船の自船からの方位及び距離を指定する操作を行ったとき、他方の表示画面上においても同じ方位及び同じ距離で指定される相手船の位置が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。

また、本発明は、それに加えて、前記船舶航行支援装置は、カメラ装置で撮影した海上の景観を表示する表示画面を有するものであって、前記のレーダ装置及び船舶航行支援装置の一方の表示画面上で相手船の位置を指定する操作を行ったとき、前記カメラ装置が相手船を含む方向の景観を拡大して撮影し、前記船舶航行支援装置における表示画面上に前記相手船を拡大して表示するように構成されていることを特徴としている。

このように、レーダ装置と船舶航行支援装置とを連動させることにより、例えばレーダ装置にその表示画面上の任意の位置あるいは自船からの任意の方位を指定して相手船を特定すると、船舶航行支援装置のレーダ映像上での相手船も特定される。そして、その相手船の予測航路における相手船妨害ゾーンを見れば、衝突するおそれがあるか否かがわかる。したがって、レーダ装置の表示画面上で操船計画を立てることができる。

また、特定された相手船を、カメラ装置により、拡大して撮影し、船舶航行支援装置における表示画面上に相手船を拡大して表示することにより、その相手船がどのような船舶であるかを知ることができる。

以下、本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明する。
まず、本発明で用いられる船舶航行支援装置の表示画面について説明する。
図中、図１は自船からカメラで撮影した海上の景観を映像モニタに映し出したときの表示画面の一例を示す図であり、図２は図１の表示画面上に方位−距離座標と、座標変換後のレーダ映像と、船舶自動識別装置で捉えた相手船の位置情報の座標変換後の位置画像とを重ねて表示した場合の一例を示す図である。また、図３は相手船妨害ゾーンの基本的な考え方を説明するための説明図であり、図４は座標変換後の相手船妨害ゾーンを図２の表示画面上に重ねて表示した場合の一例を示す表示画面図である。

図１において、船舶航行支援装置の表示画面１は、自船２に据え付けられたカメラによって撮影された海上の景観の一例を表示している。図１の表示画面１においては、自船２の前方に水平線３が見えており、船首前方の左寄りの位置に相手船の映像ａが映し出され、船首前方右寄りの位置に別の相手船の映像ｂ，ｃ及びｄが映し出されている。

図２に示されているように、表示画面１の水平線３より上方には横軸ｘが設けられ、同横軸ｘに沿って自船２から見た景観の方位を表す目盛が、例えば３１０（度）、３２０（度）、３３０（度）、３４０（度）のように表記されている。これらの目盛から、自船２の針路ｒの方位は３２６．７度であることが分かる。
また、表示画面１には、横軸ｘに垂直な縦軸ｙが上方に向けて設けられている。この縦軸ｙは、図２においては表示画面１の左端縁に沿って設定されている。そして、縦軸ｙに沿って自船からの距離を表す目盛、例えば１（海里）、２（海里）、３（海里）、４（海里）のような目盛が表記されている。
こうして、横軸ｘと縦軸ｙとによって、表示画面１には、水平線３の上方に方位−距離座標面が設定されている。

表示画面１の方位−距離座標面には、レーダで捉えた相手船と、船舶自動識別装置（ＡＩＳ）で捉えた相手船とが相手船位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤのようなマークによって表示されている。
図示の船舶航行支援装置は、レーダ及び船舶自動識別装置の少なくとも一方によって捉えられた各相手船の位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤが、それぞれ横軸ｘ上のどの位置に対応するものであるのかを間違いなく確実に判定して、各相手船を特定することができるように、表示画面１の方位−距離座標面上に表記された各相手船の位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤの表示位置から方位−距離座標面の横軸ｘに引いた垂線Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０を、表示画面１の方位−距離座標面上に表示することができるようになっている。

表示画面１には、方位−距離座標面上に表示された位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤによって表示された相手船が現在の針路と速度とを維持した場合における各相手船の予想経路α，β，γ及びδが、それぞれ各位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤを起点として、表示画面１の方位−距離座標面上に重ねて表示されている。また、表示画面の中央には、自船２が現在の針路を維持した場合における自船２の予想経路ｒが表示されている。

各予想経路α，β，γ及びδは画面操作により個別に、あるいは全部同時に選択的に表示画面１の方位−距離座標面上に重ねて表示させることができるようになっている。そして、例えば予想経路αによって、位置表示マークＡにより表示された相手船が、方位−距離座標面上において概ね自船２の針路と同じ方向に向けて航行しているということを瞬時に読み取ることができ、また、予想経路β，γ及びδによって、位置表示マークＢ，Ｃ及びＤにより表示された相手船が、それぞれ方位−距離座標面上において、自船２の前方において自船２の右方から左方へ向けて自船２の進路を横切るようにして航行しているということを瞬時に読み取ることができる。

次に、図３により、図２において位置表示マークＢにより表示された相手船を例として、方位−距離座標への座標変換前の相手船妨害ゾーンの基本的な考え方について説明する。図３において、図２の位置表示マークＢにより表示された相手船を相手船Ｂとして示し、その相手船Ｂの予想経路を予想経路βとして表示している。
相手船Ｂが、現在の針路と速度とを維持して予想経路βに沿って航行しているものとする。このときの相手船予想経路β上において相互に間隔を置いて選択した多数の位置をそれぞれ目標位置β１，β２，…βｎとする。そして、相手船Ｂが現在の速度を維持しつつ予想経路β上を航行して各目標位置β１，β２，…βｎに到達する予想時刻を演算装置によって求める。他方、自船２が現在の速度を維持しつつ予想経路β上の各目標位置β１，β２，…βｎを目指して現在の位置から最短距離の予想経路ｒ１，ｒ２，…ｒｎを選択して進んだ場合に各目標位置β１，β２，…βｎに到達する時刻を演算装置によって求める。

次に、相手船Ｂが現在の速度を維持しつつ予想経路β上を航行して各目標位置β１，β２，…βｎに到達する予想時刻と、自船２が現在の速度を維持しつつ各目標位置β１，β２，…βｎを目指して現在の位置から最短距離の予想経路ｒ１，ｒ２，…ｒｎを選択して進んだ場合に各目標位置β１，β２，…βｎに到達する時刻とが一致する確率を仮想到達時刻一致確率演算装置によって求める。そして、演算された仮想到達時刻一致確率が設定値以上となる目標位置、例えば目標位置β５，β６，…β１０において、各目標位置β５，β６，…β１０を中心とする一定半径の妨害ゾーン表示円Ｐをそれぞれ描く。

この妨害ゾーン表示円Ｐを図２の表示画面１上に重ねて表示したのが図４である。図４において、妨害ゾーン表示円Ｐは、方位−距離座標への座標変換を経て表示されているため、各予想経路β及びδ上の各妨害ゾーン表示円Ｐは、それぞれ扁平に傾斜して互いに重なり合うようにして表示されている。例えば、予想経路β上の各妨害ゾーン表示円Ｐは、一群となって相手船妨害ゾーン表示域ＰＢとして表示され、予想経路δ上の各妨害ゾーン表示円Ｐは、一群となって相手船妨害ゾーン表示域ＰＤとして表示される。

このようにして、船舶航行支援装置の表示画面１には、海上の景観を投影する海上景観映像の上方に、横軸が自船からの方位であり縦軸が自船からの距離である方位−距離座標が設定され、その座標上に、相手船の速度及び針路に基づいて算出される相手船の予想位置と同一位置に到達する確率が設定値より高い領域である相手船妨害ゾーンが、重畳して表示される。

本発明の相手船動静監視装置は、このような船舶航行支援装置をレーダ装置に連動させるようにしたものである。
すなわち、その相手船動静監視装置は、図５に示されているように、船舶航行支援装置５とレーダ装置６との間、及び船舶航行支援装置５とカメラ装置７との間で信号のやり取りが行われるように、それぞれインターフェイス５１，６１，７１を介してそれら船舶航行支援装置５、レーダ装置６及びカメラ装置７を組んだものである。船舶航行支援装置５及びレーダ装置６には、それぞれ、ＶＲＭ（Variable Range Marker：距離指定情報）、ＥＢＬ（Electronic Bearing Line：方位指定情報）や各種の指令などを入力するための操作部５２，６２と、必要な情報を得て各種の演算を行う演算部５３，６３と、その結果を表示画面に表示する表示部５４，６４とが設けられる。また、カメラ装置７には、映像信号を船舶航行支援装置５に送るとともに、船舶航行支援装置５からモータ制御信号を受けてカメラ７３をモータ駆動する制御部７２が設けられる。カメラ７３はズーム機能を有するもので、その水平画角と相手船妨害ゾーン表示画角とは、カメラ７３で捉えた物標、レーダ映像、ＥＢＬを一致させるように設定しておく。

レーダ装置６からは、レーダ映像信号と、相手船の位置、速度及び針路信号と、ＶＲＭデータ及びＥＢＬデータとが船舶航行支援装置５に送られる。船舶航行支援装置５においては、それらのデータを受信し、かつ自船の位置、速度、針路により、相手船妨害ゾーンを算出する。また、船舶航行支援装置５の操作部５２に入力されたＶＲＭデータ及びＥＢＬデータは、レーダ装置６にも送られる。

相手船動静監視装置の表示画面は、図６に示されているように、船舶航行支援装置５の表示画面１とレーダ装置６の表示画面９とを並列配置したものとされる。
図６において、船舶航行支援装置５の表示画面１及びレーダ装置６の表示画面９には、それぞれ物標としての相手船Ｓの映像が映し出されている。これらの相手船Ｓは同一のものであるが、表示画面１と表示画面９とは座標が異なるために一見したところでは分からない。そこで、レーダ装置６の操作部６２にＶＲＭとＥＢＬとを入力し、レーダ装置６の表示画面９において、ＶＲＭとＥＢＬとを調整して交点をその相手船Ｓに合わせる。すなわち、表示画面９上で位置を指定する。すると、船舶航行支援装置５の表示画面１においても、ＶＲＭとＥＢＬとがレーダ装置６の表示画面９に連動し、相手船Ｓに合致する。したがって、両方の相手船Ｓが同一のものであることが分かる。

こうして、レーダ装置６の表示画面９で捉えられた注目すべき相手船Ｓが船舶航行支援装置５の表示画面１上ではどこに位置するのかが分かる。そして、船舶航行支援装置５の表示画面１上で、前述の相手船妨害ゾーンを見ることにより、その相手船Ｓが自船に衝突するおそれがあるか否かが確認される。したがって、衝突防止の行動判断が確実かつ容易となる。

逆に船舶航行支援装置５の表示画面１上で、相手船の予想経路上に現れる相手船妨害ゾーンを見て、自船と衝突するおそれのある相手船Ｓが見つかったときには、船舶航行支援装置５側でＶＲＭ及びＥＢＬをその相手船Ｓに合わせる。すると、レーダ装置６の表示画面９上でもその相手船Ｓが特定される。したがって、見慣れたレーダ画面上で操船計画を立てることができる。

特定された相手船Ｓを拡大して見たいときには、レーダ装置６の表示画面９上で物標である相手船Ｓの映像にＶＲＭとＥＢＬとを合わせ、操作部６２の「ズーム」操作をオンにする。すると、船舶航行支援装置５がズーム指令を受ける。また、船舶航行支援装置５の表示画面１上でレーダ映像にＶＲＭ・ＥＢＬを合わせ、操作部５２の「ズーム」操作をオンにしても、船舶航行支援装置５がズーム指令を受ける。ズーム指令を受けると、船舶航行支援装置５がＥＢＬによりカメラ７３の正面方向の回転角度（自船船首方向からの角度）を算出してカメラ制御部７２に送る。そして、カメラ７３が相手船Ｓを拡大して撮影する。ズーム倍率は手動でその都度設定することも可能であるが、船舶航行支援装置５においてあらかじめ距離とズーム倍率との関係を設定しておけば、ＶＲＭデータにより自動的にズーム倍率を送ることができる。距離とズーム倍率との関係の一例を図７に示す。
カメラ７３の設置位置がマスト上などの高い場所の場合には、ズーム倍率に応じたチルト角の補正値を、同様の方法で制御することができる。

そしてズームアップされた相手船Ｓの映像は、船舶航行支援装置５の表示画面１に、図８に示されているようにピクチャ・イン・ピクチャの手法で、あるいは図９に示されているように海上景観映像に変えてズームアップ画像のみとすることで表示する。
このようにして、相手船Ｓの拡大画像を表示することにより、相手船Ｓがどのような船か、例えば漁船か貨物船かなどを知ることができる。

以上、本発明の好適実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、レーダ装置６の表示画面９はヘッディングアップ式のものを例としたが、ノースアップ式あるいはコースアップ式のものであってもよい。

自船からカメラで撮影した海上の景観を映像モニタに映し出したときの表示 画面の一例を示す図である。 図１の表示画面上に方位−距離座標と、座標変換後のレーダ映像と、船舶自 動識別装置で捉えた相手船の位置情報の座標変換後の位置画像とを重ねて表示した場合の一例を示す図である。 相手船妨害ゾーンの基本的な考え方を説明するための説明図である。 座標変換後の相手船妨害ゾーンを図２の表示画面上に重ねて表示した場合の一例を示す表示画面図である。 本発明による相手船動静監視装置の一実施例を示すブロック図である。 相手船動静監視装置の表示画面を示す図である。 距離とズーム倍率との関係図の一例である。 船舶航行支援装置の表示画面にズームアップ画像を重ねる一例の図である。 船舶航行支援装置の表示画面にズームアップ画像を重ねて表示する他の例を示す図である。

１ 船舶航行支援装置の表示画面
２ 自船
３ 水平線
５ 船舶航行支援装置
６ レーダ装置
７ カメラ装置
７３ カメラ
９ レーダ装置の表示画面
Ｓ 相手船

Claims (2)

1. 自船を中心として相手船の位置を表示画面上に表示するレーダ装置と、
   相手船の速度及び針路に基づいて算出される相手船の予想位置と同一位置に到達する確率が設定値よりも高い領域である相手船妨害ゾーンを、横軸が自船からの方位であり縦軸が自船からの距離である座標系として表示画面上に表示する船舶航行支援装置と、を備え、
   前記レーダ装置及び船舶航行支援装置の一方においてその表示画面上に相手船の自船からの方位及び距離を指定する操作を行ったとき、他方の表示画面上においても同じ方位及び同じ距離で指定される相手船の位置が表示されるように構成されていることを特徴とする、相手船動静監視装置。
2. 前記船舶航行支援装置は、カメラ装置で撮影した海上の景観を表示する表示画面を有するものであって、前記のレーダ装置及び船舶航行支援装置の一方の表示画面上で相手船の位置を指定する操作を行ったとき、前記カメラ装置が相手船を含む方向の景観を拡大して撮影し、前記船舶航行支援装置における表示画面上に前記相手船を拡大して表示するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の相手船動静監視装置。

Images