JP5000244B2 - 着岸支援装置およびそれを備えた船舶 - Google Patents
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Description
この発明は、船舶の着岸（接岸）を支援するための装置およびそれを備えた船舶に関する。「着岸」とは、船舶が着岸対象物（桟橋、岸壁、他の船舶など）に対して接触または極近接する動作を意味する。
船舶の着岸操船を支援するための先行技術は、下記特許文献１に示されている。この先行技術では、岸壁上に一対のビット（接岸目標物）を設けておく一方で、船舶には自動追尾機能付きテレビカメラとレーザ測距離装置とを一体に組み合わせた２組の目標物自動追尾型レーザ測距離装置が備えられる。目標物自動追尾型レーザ測距離装置は、岸壁上のビットを自動追尾するとともに、各ビットまでの距離を時々刻々に計測する。この計測結果に基づいて、岸壁に対する船舶の相対位置、姿勢および接岸速度が演算され、これらの演算結果が表示装置に表示される。操船者は、その表示を参照して、船首部サイドスラスタおよび船尾部のポッドプロペラを制御する。
特開２００５−２８８９１号公報
特開２００５−１４５４３８号公報
特許文献１の先行技術は、岸壁上に予めビットを設けることを前提としており、主として、大型フェリーや大型タンカーといった大型船舶の接岸の支援を目的としている。大型船舶の場合には、航行スケジュールによって、着岸場所（どの桟橋のどの位置に着岸するか）が予め定められている。むろん、着岸場所は、大型船舶が安全に着岸できるように予め選択される。
これに対して、クルーザ、釣り船、ウォータージェット、水上滑走艇（watercraft）といった小型船舶は、港内のわずかなスペースに停泊することができる。そのため、着岸位置が予め割り当てられることは稀である。したがって、小型船舶の操船者は、港湾内の空きスペースを探して、安全な着岸場所かどうかを目視で判断したうえで、船舶を接岸させる。
たとえば、出港時の接岸位置を帰港時の目標着岸位置としていても、その位置に他の船舶が先に停泊していれば、目標位置の変更を余儀なくされる。むろん、初めて寄港する港では、事前に着岸位置を決めておくことはできない。さらに、潮の干満による水深の変化によっては、出港時の位置に接岸することが不可能な場合もある。
このような事情のために、特許文献１の先行技術は、現実的には小型船舶の着岸の支援に適用することができない。したがって、小型船舶が安全な着岸場所に着岸できるか否かは、操船者の判断に負うところが多い。とくに、レジャーボートの操船者は、操船に熟練していない場合が多いから、安全な着岸場所の判断に迷うことが多い。
このような事情のために、特許文献１の先行技術は、現実的には小型船舶の着岸の支援に適用することができない。したがって、小型船舶が安全な着岸場所に着岸できるか否かは、操船者の判断に負うところが多い。とくに、レジャーボートの操船者は、操船に熟練していない場合が多いから、安全な着岸場所の判断に迷うことが多い。
そこで、この発明の目的は、とくに小型の船舶の着岸を効果的に支援することができる着岸支援装置およびこれを用いた船舶を提供することである。
上記の課題を解決するために、この発明は、船舶の着岸を支援するための装置であって、前記船舶から着岸候補箇所までの距離を測定する距離測定手段と、この距離測定手段を制御して、前記着岸候補箇所付近の少なくとも３つの測定点について、前記船舶からの距離を測定させる距離測定制御手段と、この距離測定制御手段による制御によって前記距離測定手段によって測定された前記船舶から前記少なくとも３つの測定点までの距離を用いて、前記着岸候補箇所の形状を評価する形状評価手段と、前記形状評価手段による評価結果に基づいて、前記着岸候補箇所が前記船舶の着岸に適しているかどうかを判断する着岸適否判断手段とを含み、前記形状評価手段は、前記少なくとも３つの測定点の位置情報を演算する位置情報演算手段と、この位置情報演算手段によって演算された前記少なくとも３つの測定点の位置情報に対して線形回帰処理を行うことにより回帰直線および回帰誤差を求める回帰処理演算手段とを含み、前記着岸適否判断手段は、前記回帰誤差が所定の閾値を超える場合に前記着岸候補箇所が着岸に適さないと判断し、前記回帰誤差が前記閾値以下の場合に前記着岸候補箇所が着岸に適すると判断するものである、着岸支援装置を提供する。
この構成によれば、船舶から着岸候補箇所付近の少なくとも３点までの各距離が測定され、この測定された距離に基づいて、着岸候補箇所の形状が評価される。この評価結果に基づいて、着岸候補箇所が船舶の着岸に適しているかどうかが判断される。こうして、船舶の乗員は、着岸候補箇所が着岸に適しているかどうかを、操船経験の多寡によらずに適切に判断する。これにより、適切な着岸場所の選択を支援できる。したがって、操船者は、船舶を安全な場所に確実に着岸させることができる。
前述のとおり、クルーザ、釣り船、ウォータージェット、水上滑走艇のような小型船舶では、適切な着岸場所を予め確保することは実際上不可能であるので、適切な着岸場所の選択を支援できることによって、船舶の着岸を効果的に支援できる。
また、この発明によれば、線形回帰処理によって、距離測定された少なくとも３点に関する回帰直線が求められ、さらに、回帰誤差に基づいて、着岸候補箇所が着岸に適するかどうかが判断される。すなわち、回帰誤差が所定の閾値以下であり、したがって、距離測定された少なくとも３点が十分に直線に近い形状をなすように並んでいると判断できるときには、船舶の着岸に適するものと判断される。これにより、直線形状またはこれに近似した形状の着岸候補箇所を着岸場所として選択することができる。
前記回帰誤差は、前記少なくとも３つの測定点に関する誤差の二乗和または誤差の絶対値の和であってもよい。
前記着岸支援装置は、着岸候補箇所の画像を撮影する撮影装置と、この撮影装置によって撮影された画像を表示する表示装置と、この表示装置に表示された画像中の任意の位置を着岸候補位置として操作者が指定するための着岸候補位置指定手段とをさらに含むことが好ましい。この場合に、前記距離測定制御手段は、前記着岸候補位置指定手段によって指定された着岸候補位置と、この着岸候補位置をほぼ中央に含む所定の方位角範囲内の少なくとも２点とを、前記少なくとも３つの測定点とするものであることが好ましい。
前記着岸支援装置は、着岸候補箇所の画像を撮影する撮影装置と、この撮影装置によって撮影された画像を表示する表示装置と、この表示装置に表示された画像中の任意の位置を着岸候補位置として操作者が指定するための着岸候補位置指定手段とをさらに含むことが好ましい。この場合に、前記距離測定制御手段は、前記着岸候補位置指定手段によって指定された着岸候補位置と、この着岸候補位置をほぼ中央に含む所定の方位角範囲内の少なくとも２点とを、前記少なくとも３つの測定点とするものであることが好ましい。
この構成によれば、撮影装置によって着岸候補箇所の画像を捉え、これを表示装置に表示させることにより、画像中の任意の位置を着岸候補位置として指定することができる。着岸候補位置が指定されると、指定された着岸候補位置と、この着岸候補位置をほぼ中央に含む所定の方位角範囲（水平面に沿う角度範囲）内の少なくとも２点とが、前記少なくとも３つの測定点とされる。こうして、操作者が指定した着岸候補位置付近の場所が、着岸の適否の判断対象とされることになる。したがって、操船者は、着岸候補位置を任意に選択し、選択した着岸候補位置についての適否判断についての支援を得て、適切な着岸場所に船舶着岸させることができる。
前記着岸候補位置指定手段は、表示装置に表示された画像中の任意の点を指定することができるポインティングデバイスであってもよい。ポインティングデバイスの例としては、タッチパネル、マウスおよびタッチパッドが挙げられる。
前記着岸支援装置は、前記回帰処理演算手段によって求められた回帰直線から所定のオフセット距離だけ離れた位置を停泊目標位置に設定する停泊目標位置設定手段をさらに含むことが好ましい。
前記着岸支援装置は、前記回帰処理演算手段によって求められた回帰直線から所定のオフセット距離だけ離れた位置を停泊目標位置に設定する停泊目標位置設定手段をさらに含むことが好ましい。
この構成によれば、線形回帰処理によって得られた回帰直線から所定のオフセット距離だけ離れた位置（たとえば、船舶の現在位置側にオフセットされた位置。着岸候補箇所の構造物から離れた位置）に停泊目標位置（たとえば、船舶重心の目標位置）が設定される。したがって、この停泊目標位置に向けて操船を行えば、着岸対象箇所の構造物（桟橋、岸壁、他の船舶など）に衝突したりすることなく、船舶を安全に着岸させることができる。
前記停泊目標位置設定手段は、着岸候補位置を通り前記回帰直線に直交する直線上に、停泊目標位置を設定するものであることが好ましい。これにより、停泊目標位置に船舶を停泊させれば、指定された着岸候補位置に近接させて船舶を着岸させることができる。
オフセット距離は一定の値（たとえば、船舶の全長の半分に安全率（＞１）を乗じた値）であってもよいが、前記停泊目標位置設定手段は、前記オフセット距離を、少なくとも船舶の全長および全幅（好ましくは、さらに着岸時の船舶の方位）に基づいて定める手段を含むことが好ましい。
オフセット距離は一定の値（たとえば、船舶の全長の半分に安全率（＞１）を乗じた値）であってもよいが、前記停泊目標位置設定手段は、前記オフセット距離を、少なくとも船舶の全長および全幅（好ましくは、さらに着岸時の船舶の方位）に基づいて定める手段を含むことが好ましい。
この構成によれば、船舶の全長および全幅（すなわち、船舶の大きさ）に基づいて、回帰直線から停泊目標位置までのオフセット距離が定められる。これにより、船舶が着岸対象箇所の構造物に衝突したりすることを、より確実に回避でき、かつ、停泊目標位置を着岸候補位置に十分に接近させることができる。
オフセット距離の算出には、着岸時の船舶の方位（船首方向）がさらに加味されるとよい。これにより、船舶がどのような姿勢で着岸候補箇所に接近するかに基づいてオフセット距離が定められるので、船舶の衝突を確実に回避できる範囲で、停泊目標位置を着岸候補位置に近接させることができる。
オフセット距離の算出には、着岸時の船舶の方位（船首方向）がさらに加味されるとよい。これにより、船舶がどのような姿勢で着岸候補箇所に接近するかに基づいてオフセット距離が定められるので、船舶の衝突を確実に回避できる範囲で、停泊目標位置を着岸候補位置に近接させることができる。
前記停泊目標位置設定手段は、前記着岸適否判断手段によって前記着岸候補箇所が前記船舶の着岸に適さないと判断されたときは、停泊目標位置の設定を無効化するものであることが好ましい。「無効化」とは、停泊目標位置の演算を行わないこと、または演算により求められた停泊目標位置を無効にすることをいう。
この構成によれば、着岸候補箇所が着岸に適さないときには、停泊目標位置が設定されない。したがって、安全に着岸できないおそれがある場所に停泊目標位置が設定されることがないから、船舶を確実に安全な場所に停泊させることができる。
この構成によれば、着岸候補箇所が着岸に適さないときには、停泊目標位置が設定されない。したがって、安全に着岸できないおそれがある場所に停泊目標位置が設定されることがないから、船舶を確実に安全な場所に停泊させることができる。
前記着岸支援装置は、停泊目標位置の設定を無効化（中止）したことを前記表示手段に表示させる手段をさらに含むことが好ましい。これにより、船舶の乗員は、着岸候補箇所が着岸に適さないことを直ちに認識できる。
前記着岸支援装置は、前記船舶の位置を検出して船舶位置情報を生成する位置検出手段と、船舶が航行可能な箇所の地図情報を記憶した地図記憶手段と、地図情報を表示するための地図表示手段と、前記位置検出手段によって生成される船舶位置情報に対応した地図情報を前記地図記憶手段から読み出し、その地図情報を前記地図表示手段に表示させる表示制御手段とをさらに含むことが好ましい。
前記着岸支援装置は、前記船舶の位置を検出して船舶位置情報を生成する位置検出手段と、船舶が航行可能な箇所の地図情報を記憶した地図記憶手段と、地図情報を表示するための地図表示手段と、前記位置検出手段によって生成される船舶位置情報に対応した地図情報を前記地図記憶手段から読み出し、その地図情報を前記地図表示手段に表示させる表示制御手段とをさらに含むことが好ましい。
さらに、上記表示制御手段は、前記読み出した地図情報を前記停泊目標位置設定手段によって設定される停泊目標位置とともに前記地図表示手段に表示させるものであることが好ましい。この構成により、停泊目標位置が地図上に示されるので、停泊目標位置の把握が容易になり、一層効果的に着岸操作を支援できる。
前記表示制御手段は、前記地図表示手段に、船舶の位置情報も併せて表示させるものであることが好ましい。この構成により、船舶の乗員は、船舶の位置と停泊目標位置との関係をより一層容易に把握することができるので、着岸操作を一層効果的に支援できる。
前記表示制御手段は、前記地図表示手段に、船舶の位置情報も併せて表示させるものであることが好ましい。この構成により、船舶の乗員は、船舶の位置と停泊目標位置との関係をより一層容易に把握することができるので、着岸操作を一層効果的に支援できる。
前記着岸支援装置は、前記船舶の周辺水域の水深を計測する水深計測手段をさらに含むことが好ましい。この場合に、前記表示制御手段は、前記水深計測手段によって計測された水深情報を前記地図表示手段に併せて表示させるものであることが好ましい。
この構成によれば、水深情報が地図表示手段に併せて表示されることにより、停泊目標位置までの航行に必要な水深が確保されているかどうかを確認しながら操船を行うことができる。これにより、着岸時の操船をより効果的に支援できる。
この構成によれば、水深情報が地図表示手段に併せて表示されることにより、停泊目標位置までの航行に必要な水深が確保されているかどうかを確認しながら操船を行うことができる。これにより、着岸時の操船をより効果的に支援できる。
この発明は、また、船舶の着岸を支援するための装置であって、前記船舶から着岸候補箇所までの距離を測定する距離測定手段と、この距離測定手段を制御して、前記着岸候補箇所付近の少なくとも３つの測定点について、前記船舶からの距離を測定させる距離測定制御手段と、この距離測定制御手段による制御によって前記距離測定手段によって測定された前記船舶から前記少なくとも３つの測定点までの距離を用いて、前記着岸候補箇所の形状を評価する形状評価手段と、前記形状評価手段による評価結果に基づいて、前記着岸候補箇所が前記船舶の着岸に適しているかどうかを判断する着岸適否判断手段と、着岸候補箇所の画像を撮影する撮影装置と、この撮影装置によって撮影された画像を表示する表示装置と、この表示装置に表示された画像中の任意の位置を着岸候補位置として操作者が指定するための着岸候補位置指定手段とを含み、前記距離測定制御手段は、前記着岸候補位置指定手段によって指定された着岸候補位置と、この着岸候補位置をほぼ中央に含む所定の方位角範囲内の少なくとも２点とを、前記少なくとも３つの測定点とするものである、着岸支援装置を提供する。
この発明は、さらに、船体と、この船体上に搭載された前述の着岸支援装置とを含む、船舶を提供する。この構成により、安全な着岸場所にスムーズに停泊させることができる船舶を提供できる。
この発明は、さらに、船体と、この船体上に搭載された前述の着岸支援装置とを含む、船舶を提供する。この構成により、安全な着岸場所にスムーズに停泊させることができる船舶を提供できる。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
［１．船舶の構成］
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための概念図である。この船舶５０は、クルーザやボートのような比較的小型の船舶である。その船体５１の船尾（トランサム）５３には、一対の船外機６１，６２が取り付けられている。この一対の船外機６１，６２は、船体５１の船尾５３および船首５４を通る中心線５５に対して、左右対称な位置に取り付けられている。すなわち、一方の船外機６１は、船体５１の左舷後部に取り付けられており、他方の船外機６２は、船体５１の右舷後部に取り付けられている。左舷および右舷の船外機６１，６２には、それぞれ、電子制御ユニット６３，６４（以下、「船外機ＥＣＵ６３」、「船外機ＥＣＵ６４」という。）が内蔵されている。
［１．船舶の構成］
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための概念図である。この船舶５０は、クルーザやボートのような比較的小型の船舶である。その船体５１の船尾（トランサム）５３には、一対の船外機６１，６２が取り付けられている。この一対の船外機６１，６２は、船体５１の船尾５３および船首５４を通る中心線５５に対して、左右対称な位置に取り付けられている。すなわち、一方の船外機６１は、船体５１の左舷後部に取り付けられており、他方の船外機６２は、船体５１の右舷後部に取り付けられている。左舷および右舷の船外機６１，６２には、それぞれ、電子制御ユニット６３，６４（以下、「船外機ＥＣＵ６３」、「船外機ＥＣＵ６４」という。）が内蔵されている。
船体５１には、操船のための操作卓５６が設けられている。操作卓５６には、たとえば、舵取り操作のためのステアリング操作部５７と、船外機６１，６２の出力を操作するためのスロットル操作部５８と、船体５１を一定の旋回角速度（回頭速度。たとえば零）を保持しつつ船舶５０を横移動させるための横移動操作部６０とが備えられている。ステアリング操作部５７は、操作部材としてのステアリングホイール５７ａを備える。また、スロットル操作部５８は、船外機６１，６２にそれぞれに対応したスロットルレバー５８ａ，５８ｂを備えている。さらに、横移動操作部６０は、この実施形態では、ジョイスティック型の入力装置で構成されており、ほぼ直立した操作レバー６０ａを有している。
操作卓５６に備えられた各操作部の操作量は、たとえば、船体５１内に配置されたＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク。以下「船内ＬＡＮ」という。）を介して、電気信号として航走制御装置６６に入力されるようになっている。この航走制御装置６６は、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、推進力を制御する推進力制御装置としての機能と、舵取り制御のための操舵制御装置としての機能と、船舶５０の着岸を支援するコントローラ１０（着岸支援制御装置）としての機能とを有している。この航走制御装置６６には、船体５１の角速度（ヨーレート。回頭速度）を検出するためのヨーレートセンサ５９が出力する角速度信号も、前記船内ＬＡＮを介して入力されるようになっている。
航走制御装置６６は、さらに、船外機ＥＣＵ６３，６４との間で前記船内ＬＡＮを介して通信を行う。より具体的には、航走制御装置６６は、船外機ＥＣＵ６３，６４から、船外機６１，６２に備えられたエンジンの回転数（回転速度）と、船外機６１，６２の向きである操舵角とを取得する。また、航走制御装置６６は、船外機ＥＣＵ６３，６４に対して、目標操舵角、目標スロットル開度、目標シフト位置（前進、ニュートラル、後進）、目標トリム角を表すデータを与えるようになっている。
航走制御装置６６は、この実施形態では、ステアリング操作部５７およびスロットル操作部５８の操作に応じて船外機６１，６２を制御する通常航走モードと、横移動操作部６０の操作に応じて船外機６１，６２を制御する横移動モードとに、制御モードが切り換わるようになっている。具体的には、航走制御装置６６は、ステアリング操作部５７またはスロットル操作部５８からの入力が検出されると通常航走モードとなり、横移動操作部６０の操作が検出されると横移動モードとなる。
通常航走モードでは、航走制御装置６６は、ステアリングホイール５７ａの操作に応じて、船外機６１，６２の操舵角を互いに等しい値に制御する。すなわち、船外機６１，６２は、互いに平行な方向に推進力を発生する。また、通常航走モードにおいて、航走制御装置６６は、スロットルレバー５８ａ，５８ｂの操作量および操作方向に応じて、船外機６１，６２に対する目標スロットル開度および目標シフト位置を定める。スロットルレバー５８ａ，５８ｂは、左右の船外機６１，６２にそれぞれ対応している。
横移動モードでは、航走制御装置６６は、横移動操作部６０の操作に応じて、左右の船外機６１，６２の目標操舵角、目標シフト位置、目標スロットル開度を設定する。これにより、船舶５０を、たとえば、回頭させることなく、水平移動させることができる。この横移動モードによる制御については、たとえば、特許文献２に記載がある。
一方、この船舶５０には、着岸支援装置が船体５１上に搭載されている。この着岸支援装置は、船舶５０を着岸対象物に着岸させて停泊させるにあたって、適切な停泊目標位置の設定を支援するための装置である。着岸対象物の例は、桟橋、岸壁および他の船舶を含む。
［２．着岸支援装置の構成］
図２は、前記着岸支援装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この着岸支援装置は、位置検出手段としてのＧＰＳ（Global Positioning System）装置１と、船舶５０の近辺水域の水深を計測する水深計測手段としての水深センサ２と、海図を記憶した地図記憶手段としての地図情報記憶部３と、船舶５０の周辺水域の画像を撮影する撮影装置としてのテレビカメラ４と、このテレビカメラ４を操作するためのテレビカメラ操作部５（たとえば、前後左右に傾倒可能なレバー５ａを備えたジョスティック状のもの。図１参照）と、表示装置（地図表示手段を兼ねるもの）としてのモニタ６と、このモニタ６の画面上に配置された入力操作部としてのタッチパネル７（着岸候補位置指定手段）と、当該船舶からタッチパネル７の操作によって指定された目標位置を含む複数の測定点までの距離を測定する距離測定手段としての距離センサ８と、コントローラ１０とを含む。テレビカメラ４は、船舶５０に対して、水平面および垂直面に沿う回動が可能であるように取り付けられる。また、テレビカメラ操作部５およびモニタ６は、たとえば、操作卓５６に備えられる（図１参照）。コントローラ１０は、航走制御装置６６の機能によって実現されるものである。
一方、この船舶５０には、着岸支援装置が船体５１上に搭載されている。この着岸支援装置は、船舶５０を着岸対象物に着岸させて停泊させるにあたって、適切な停泊目標位置の設定を支援するための装置である。着岸対象物の例は、桟橋、岸壁および他の船舶を含む。
［２．着岸支援装置の構成］
図２は、前記着岸支援装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この着岸支援装置は、位置検出手段としてのＧＰＳ（Global Positioning System）装置１と、船舶５０の近辺水域の水深を計測する水深計測手段としての水深センサ２と、海図を記憶した地図記憶手段としての地図情報記憶部３と、船舶５０の周辺水域の画像を撮影する撮影装置としてのテレビカメラ４と、このテレビカメラ４を操作するためのテレビカメラ操作部５（たとえば、前後左右に傾倒可能なレバー５ａを備えたジョスティック状のもの。図１参照）と、表示装置（地図表示手段を兼ねるもの）としてのモニタ６と、このモニタ６の画面上に配置された入力操作部としてのタッチパネル７（着岸候補位置指定手段）と、当該船舶からタッチパネル７の操作によって指定された目標位置を含む複数の測定点までの距離を測定する距離測定手段としての距離センサ８と、コントローラ１０とを含む。テレビカメラ４は、船舶５０に対して、水平面および垂直面に沿う回動が可能であるように取り付けられる。また、テレビカメラ操作部５およびモニタ６は、たとえば、操作卓５６に備えられる（図１参照）。コントローラ１０は、航走制御装置６６の機能によって実現されるものである。
この着岸支援装置は、さらに、テレビカメラ４を駆動して、撮影方向（方位角および仰角／俯角）を変更するためのテレビカメラアクチュエータ１１を有している。テレビカメラ操作部５は、テレビカメラアクチュエータ１１を制御するためのリモートコントローラである。ＧＰＳ装置１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信することによって、船舶５０の現在位置を検出し、それを表す位置データを生成する。この位置データは、緯度および経度のデータを含む。
この実施形態では、距離センサ８は、テレビカメラ４に一体的に固定されており、テレビカメラ４の動作に伴って測定方向が変化するようになっている。
コントローラ１０には、ＧＰＳ装置１からの位置データ、水深センサ２からの水深データ、地図情報記憶部３からの地図データ、テレビカメラ操作部５からの操作データ、タッチパネル７からの操作位置データ、および距離センサ８からの距離データが入力されるようになっている。コントローラ１０は、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能することになる。この複数の機能処理部は、距離センサ８による距離測定動作を制御する距離測定制御部２１（距離測定制御手段）と、停泊目標位置設定のための演算を行う停泊目標位置設定部２２と、モニタ６の画面上に地図その他の情報を表示するための制御を行う表示制御部２３（表示制御手段）とを含む。
コントローラ１０には、ＧＰＳ装置１からの位置データ、水深センサ２からの水深データ、地図情報記憶部３からの地図データ、テレビカメラ操作部５からの操作データ、タッチパネル７からの操作位置データ、および距離センサ８からの距離データが入力されるようになっている。コントローラ１０は、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能することになる。この複数の機能処理部は、距離センサ８による距離測定動作を制御する距離測定制御部２１（距離測定制御手段）と、停泊目標位置設定のための演算を行う停泊目標位置設定部２２と、モニタ６の画面上に地図その他の情報を表示するための制御を行う表示制御部２３（表示制御手段）とを含む。
距離測定制御部２１は、テレビカメラアクチュエータ１１を制御するためのカメラアクチュエータ制御部２６と、距離センサ８による距離検出動作を制御するセンサ制御部２７とを含む。カメラアクチュエータ制御部２６は、この実施形態では、テレビカメラ操作部５の操作に応じてテレビカメラアクチュエータ１１を制御し、さらに、タッチパネル７の操作によって指定される着岸候補位置に応じてテレビカメラアクチュエータ１１を制御する。センサ制御部２７は、必要時に距離センサ８を制御して距離測定動作を行わせ、測定結果を取り込む働きを有する。距離測定制御部２１は、カメラアクチュエータ制御部２６およびセンサ制御部２７の働きによって、タッチパネル７の操作によって指定された着岸候補位置を含む少なくとも３個の測定点に関して、船舶５０から測定点までの距離を測定し、距離データを生成する。距離測定制御部２１は、各測定点について、距離センサ８の測定方位（テレビカメラ４の撮影方位と一致する。）を表す測定方位データおよび測定された距離データを、停泊目標位置設定部２２に与える。
停泊目標位置設定部２２は、前記測定点の位置情報を演算する位置情報演算部３１（位置情報演算手段）と、求められた位置情報に対して線形回帰処理を施す回帰処理演算部３２（回帰処理演算手段）と、この回帰処理演算の結果に基づいて停泊目標位置を設定する目標位置設定部３３（停泊目標位置設定手段）と、タッチパネル７から指定された着岸候補位置が着岸に適する否かを判断する着岸適否判断部３４（着岸適否判断手段）とを有している。
位置情報演算部３１は、ＧＰＳ装置１によって検出される船舶５０の現在位置と、距離測定制御部２１から与えられる測定方位データおよび距離データとに基づいて、前記少なくとも３個の測定点の位置データを生成する。回帰処理演算部３２は、その位置データに線形回帰処理を施すことによって、前記測定点の並びを近似する回帰直線と、この回帰直線に対する各測定点の誤差に基づく回帰誤差とを求める。この実施形態では、回帰誤差として誤差の二乗和が求められるが、誤差の絶対値の和を回帰誤差として用いることもできる。目標位置設定部３３は、回帰処理演算部３２から前記回帰直線のデータを得、位置情報演算部３１から着岸候補位置の位置データを得る。そして、目標位置設定部３３は、回帰直線および着岸候補位置の各データと、船舶５０の全長および全幅に関するデータに基づいて、船舶５０の停泊目標位置を設定する。着岸適否判断部３４は、回帰処理演算部３２から誤差の二乗和を得て、前記複数の測定点が直線上に並んでいるとみなせるかどうかを判断する。そして、前記複数の測定点がほぼ直線上に並んでいるとみなせる場合には、着岸候補位置に凹凸が少なく、着岸に適していると判断する。一方、前記複数の測定点がほぼ直線上に並んでいない場合には、着岸候補位置付近の構造物の形状に大きな凹凸があり、船舶５０を安全に着岸させることができないおそれがあるので、設定された着岸候補位置が着岸に適さないと判断する。この場合、目標位置を設定しない旨の表示をモニタ６に行わせるための処理を実行する。
表示制御部２３は、ＧＰＳ装置１からの位置情報に基づいて、地図情報記憶部３から船舶５０の現在位置付近の海図を読み出してモニタ６に表示させる。また、表示制御部２３は、水深センサ２からの水深データを読み込み、モニタ６に水深情報を表示（たとえば数値表示）させる。さらに、表示制御部２３は、停泊目標位置設定部２２によって設定された停泊目標位置をモニタ６上に表示させる。さらに、表示制御部２３は、停泊目標位置設定部２２が目標位置を設定しないこととしたときには、指定された着岸候補位置が着岸箇所として不適切である旨のメッセージをモニタ６に表示させる。モニタ６には、前述の各情報のほか、潮の満ち引きの情報が表示されてもよい。水深情報と潮の満ち引きの情報とを併せて考慮することによって、使用者は、停泊目標位置までの安全な航行が可能かどうかを、より正確に判断することができる。
図３は、船舶５０の着岸候補位置を指定して停泊目標位置を設定するときの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
乗員が停泊目標位置設定開始を指示するための入力操作（たとえば、モニタ６に表示されている停泊目標位置設定ボタンを押す操作）を行うと、表示制御部２３は、テレビカメラ４が撮影している映像をモニタ６に表示させる（ステップＳ１）。乗員は、モニタ６に映し出される映像を見ながらテレビカメラ操作部５を操作して、モニタ６に着岸候補箇所付近の映像を表示させる。
乗員が停泊目標位置設定開始を指示するための入力操作（たとえば、モニタ６に表示されている停泊目標位置設定ボタンを押す操作）を行うと、表示制御部２３は、テレビカメラ４が撮影している映像をモニタ６に表示させる（ステップＳ１）。乗員は、モニタ６に映し出される映像を見ながらテレビカメラ操作部５を操作して、モニタ６に着岸候補箇所付近の映像を表示させる。
着岸候補箇所がモニタ６に映し出されている状態で、乗員は、タッチパネル７を操作する。すなわち、モニタ６に表示されている映像内の着岸候補位置にタッチする。このタッチ操作がされた位置情報がタッチパネル７によって検出され（ステップＳ２）、カメラアクチュエータ制御部２６に与えられる。
タッチパネル７からの位置情報が与えられると、カメラアクチュエータ制御部２６は、その時点のテレビカメラ４の撮影方向を表す方位角および仰角（または俯角）と、タッチパネル７からの位置情報とに基づいて、第１の測定点としての着岸候補位置８１（図６、図１０および図１１参照）の方向を表す方位角θ１および仰角（または俯角）ψ１（図８参照）を演算する（ステップＳ３）。方位角θとは、この場合、船首方向（船舶中心線５５に沿って船首５４に向かう方向。図１参照）に対してテレビカメラ４の撮影方向がなす水平面に沿う角度をいう。また、仰角ψとは、この場合、水平面に対してテレビカメラ４の撮影方向のなす角度をいう。一般的には、ψ＞０のとき仰角といい、ψ＜０のとき俯角というが、ここでは、両者を代表し、かつ、ψ＝０の場合も含めて、「仰角」という。
タッチパネル７からの位置情報が与えられると、カメラアクチュエータ制御部２６は、その時点のテレビカメラ４の撮影方向を表す方位角および仰角（または俯角）と、タッチパネル７からの位置情報とに基づいて、第１の測定点としての着岸候補位置８１（図６、図１０および図１１参照）の方向を表す方位角θ１および仰角（または俯角）ψ１（図８参照）を演算する（ステップＳ３）。方位角θとは、この場合、船首方向（船舶中心線５５に沿って船首５４に向かう方向。図１参照）に対してテレビカメラ４の撮影方向がなす水平面に沿う角度をいう。また、仰角ψとは、この場合、水平面に対してテレビカメラ４の撮影方向のなす角度をいう。一般的には、ψ＞０のとき仰角といい、ψ＜０のとき俯角というが、ここでは、両者を代表し、かつ、ψ＝０の場合も含めて、「仰角」という。
カメラアクチュエータ制御部２６は、さらに、第２および第３測定点８２，８３の方位角θ２，θ３および仰角ψ２，ψ３を求める（図６、図８、図１０および図１１参照）。より具体的には、第２および第３測定点８２，８３は、第１測定点８１に対して方位角が所定値γだけ異なる２つの地点である。すなわち、θ２＝θ１−γ、θ３＝θ１＋γ、ψ２＝ψ３＝ψ１である。γは、たとえば、１０度程度に定められるとよい。
カメラアクチュエータ制御部２６は、このようにして演算された第１、第２および第３測定点８１，８２，８３の方位角θ１〜θ３および仰角ψ１〜ψ３に基づいてテレビカメラアクチュエータ１１を制御する。これにより、テレビカメラ４およびこれに一体的に固定された距離センサ８が、第１、第２および第３測定点８１〜８３に順に向けられることになる（ステップＳ４）。
一方、センサ制御部２７は、距離センサ８が第１〜第３測定点８１〜８３に向けられた各タイミングで距離センサ８が検出する距離データＬ１，Ｌ２，Ｌ３を取り込んで保持する（ステップＳ５）。この距離データＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、停泊目標位置設定部２２に与えられる。
停泊目標位置設定部２２に備えられた位置情報演算部３１は、ＧＰＳ装置１から船舶５０の現在位置情報を得るとともに（ステップＳ６）、カメラアクチュエータ制御部２６から第１〜第３測定点８１〜８３の方位角θ１〜θ３および仰角ψ１〜ψ３のデータを得、さらに、センサ制御部２７から前記距離データＬ１，Ｌ２，Ｌ３を得る。位置情報演算部３１は、これらの情報に基づいて、第１〜第３測定点８１〜８３の位置情報を求める（ステップＳ７）。
停泊目標位置設定部２２に備えられた位置情報演算部３１は、ＧＰＳ装置１から船舶５０の現在位置情報を得るとともに（ステップＳ６）、カメラアクチュエータ制御部２６から第１〜第３測定点８１〜８３の方位角θ１〜θ３および仰角ψ１〜ψ３のデータを得、さらに、センサ制御部２７から前記距離データＬ１，Ｌ２，Ｌ３を得る。位置情報演算部３１は、これらの情報に基づいて、第１〜第３測定点８１〜８３の位置情報を求める（ステップＳ７）。
求められた位置情報は、回帰処理演算部３２に与えられる。この回帰処理演算部３２は、前記第１〜第３測定点８１〜８３の位置情報に対して線形回帰処理（ステップＳ８）を施し、これらの第１〜第３測定点８１〜８３を最もよく近似する回帰直線Ａ（図１１参照）を求める。さらに、回帰処理演算部３２は、その回帰直線Ａに対する第１〜第３測定点８１〜８３の誤差ε1，ε2，ε3（図１１Ａ参照）の二乗和ＳＳＥ（＝ε1 2＋ε2 2＋ε3 2）を演算する（ステップＳ９ａ）。
着岸適否判断部３４は、求められた誤差の二乗和ＳＳＥを所定の閾値Ｔｈと比較する（ステップＳ９ｂ）。誤差の二乗和ＳＳＥが当該閾値Ｔｈを超えている場合には、乗員がタッチパネル７から指定した着岸候補位置８１が着岸に適さないと判断し、この判断結果を表示制御部２３に通知する。この通知を受けた表示制御部２３は、モニタ６上に、着岸候補位置８１が着岸場所として適さない旨のメッセージを表示させる（ステップＳ１０）。このとき、表示制御部２３は、さらに、ＧＰＳ装置１が検出する船舶の現在位置データを取得し、その現在位置の近傍の地図データを地図情報記憶部３から取得し、さらに水深センサ２が検出する水深データを取得して、これらをモニタ６に表示させる（ステップＳ１０Ａ）。
乗員が別の着岸候補位置を指定する場合には、ステップＳ１からの処理が繰り返され、停泊目標位置設定処理を終了するための所定の操作（たとえば、モニタ６上に表示された終了ボタンを押す操作）が乗員によって行われれば、処理を終了する（ステップＳ１１）。
一方、前記誤差の二乗和ＳＳＥが前記閾値Ｔｈ以下であれば（ステップＳ９ｂ）、着岸適否判断部３４は、指定された着岸候補位置８１が着岸に適していると判断する。この場合には、さらに、目標位置設定部３３によって、停泊目標位置を設定するための処理が行われる（ステップＳ１２）。
一方、前記誤差の二乗和ＳＳＥが前記閾値Ｔｈ以下であれば（ステップＳ９ｂ）、着岸適否判断部３４は、指定された着岸候補位置８１が着岸に適していると判断する。この場合には、さらに、目標位置設定部３３によって、停泊目標位置を設定するための処理が行われる（ステップＳ１２）。
そして、表示制御部２３は、設定された停泊目標位置のデータを目標位置設定部３３から得るとともに、ＧＰＳ装置１が検出する船舶の現在位置データを取得し、その現在位置の近傍の地図データを地図情報記憶部３から取得し、さらに水深センサ２が検出する水深データを取得して、これらを、停泊目標位置までの距離とともに、モニタ６に表示させる（ステップＳ１３）。
図４Ａおよび図４Ｂは、モニタ６の表示例を示す。図４Ａは俯瞰地図を表示した例であり、図４Ｂは鳥瞰地図を表示した例である。地図表示を背景として、船舶マーク４１（この例では画面中央やや下寄りに表示される。）によって船舶５０の位置が表示され、付近の構造物（桟橋や岸壁など）の図形表示４２が表示され、さらに、停泊目標位置マーク４３が表示されている。また、表示画面中には、停泊目標位置までの距離表示４４および水深表示４５（図４Ｂの鳥瞰地図の例）が含まれている。表示制御部２３は、船舶５０の移動に伴って、地図、距離表示および水深表示を刻々と更新する。
操船担当の乗員は、モニタ６の表示を見ながら操船（ステアリング操作部５７、スロットル操作部５８および横移動操作部６０の操作）を行うことにより、船舶５０を停泊目標位置へと導く。これにより、船舶５０を確実に停泊目標位置に接近させて着岸させることができる。
図５は、タッチパネル７から指定される着岸候補位置に応じてテレビカメラ４の撮影方向（この実施形態では距離センサ８の測定方向に等しい。）の方位角θおよび仰角ψを定めるための原理を説明するための図解図である。
図５は、タッチパネル７から指定される着岸候補位置に応じてテレビカメラ４の撮影方向（この実施形態では距離センサ８の測定方向に等しい。）の方位角θおよび仰角ψを定めるための原理を説明するための図解図である。
テレビカメラ４の水平方向の画角がαであり、垂直方向の画角がβであるとする。また、タッチパネル７は、モニタ６の表示画面上の位置を、水平方向に関して２Ｘドット、垂直方向に関して２Ｙドットに分解して検出可能なものであるとする。モニタ６の中心を原点（０，０）とする座標平面を考えると、原点（０，０）は、テレビカメラ４の撮影方向に一致する。
この場合に、モニタ６上の座標位置（ｘ，ｙ）が着岸候補位置として指定されるとする。この着岸候補位置が原点（０，０）となるまでテレビカメラ４の撮影方向を変化させれば、テレビカメラ４およびこれに一体的に固定された距離センサ８を着岸候補位置に向けることができる。すなわち、水平方向にΔθ（＝０．５αｘ／Ｘ）、垂直方向にΔψ（＝０．５βｙ／Ｙ）だけ、テレビカメラ４を回動させればよいことになる。より具体的には、テレビカメラ４の目標方位角θ*を現在の方位角θに対してΔθを加えた値とし、目標仰角ψ*を現在の仰角ψに対してΔψを加えた値とすればよい。すなわち、θ*＝θ＋Δθ、ψ*＝ψ＋Δψとすればよい。
このような演算がカメラアクチュエータ制御部２６によって行われ、目標方位角θ*および目標仰角ψ*に基づいてテレビカメラアクチュエータ１１が制御される。
［３．測定点位置ベクトル演算アルゴリズム］
以下では、測定点の位置を表す測定点位置ベクトルの演算アルゴリズムを説明する。
３−１．座標系の定義
説明に際して、「船体座標系」、「局所座標系」および「ＥＣＥＦ座標系」の３つの座標系を次のように定義する。
［３．測定点位置ベクトル演算アルゴリズム］
以下では、測定点の位置を表す測定点位置ベクトルの演算アルゴリズムを説明する。
３−１．座標系の定義
説明に際して、「船体座標系」、「局所座標系」および「ＥＣＥＦ座標系」の３つの座標系を次のように定義する。
船体座標系(Body axis)：図６に示すように、船体（艇体）５１の重心５２を原点として、船首方位方向をｘ軸、右舷方向をｙ軸、下方向をｚ軸にとった座標系である。ただし、この明細書では、ｚ＝０（船舶５０が水平面上を移動する。）と仮定して、ｘｙ平面での船舶５０の平面運動のみを考える。また、以下では、船体座標系で表された変数には添え字「ｂ」を付する。
局所座標系（North-East-Down axis）：図７に示すように、地球７０上の任意の地点を原点として、北方向をｘ軸、東方向をｙ軸、下方向をｚ軸にとった座標系である。ただし、この明細書では、ｚ＝０（船舶５０が水平面上を移動する。）と仮定して、ｘｙ平面での船舶５０の平面運動のみを考える。また、以下では、局所座標系で表された変数には添え字「ｎ」を付する。
ECEF座標系(Earth-Centered Earth-Fixed axis)：図７に示すように、地球７０の重心を原点として、グリニッジ子午線７１と赤道７２とが交わる点７３の方向をｘ軸、東経９０度における子午線７４と赤道７２とが交わる点７５の方向をｙ軸、地軸の北極方向をｚ軸にとった座標系である。以下では、ECEF座標系で表された変数には添え字「ｅ」を付する。
３−２．アルゴリズム
３−２−１．ステップ１：局所座標系での船舶位置ベクトルＰｎの演算
ＧＰＳ装置１は、世界測地系WGS-84に基づいて、船舶５０の現在位置の緯度・経度データΨ＝（ν，μ）（νは緯度を表し、μは経度を表す。）を出力する。位置情報演算部３１は、その緯度・経度データを、次式によりECEF座標系の船舶位置ベクトルＰeに変換する。
３−２．アルゴリズム
３−２−１．ステップ１：局所座標系での船舶位置ベクトルＰｎの演算
ＧＰＳ装置１は、世界測地系WGS-84に基づいて、船舶５０の現在位置の緯度・経度データΨ＝（ν，μ）（νは緯度を表し、μは経度を表す。）を出力する。位置情報演算部３１は、その緯度・経度データを、次式によりECEF座標系の船舶位置ベクトルＰeに変換する。
さらに、位置情報演算部３１は、ECEF座標系の船舶位置ベクトルＰeを、ECEF座標系で表される任意の位置ベクトルＯe＝（ｘ0，ｙ0，ｚ0）を原点とした局所座標系の船舶位置ベクトルＰnに変換する。変換式は、次のとおりである。
３−２−２．ステップ２：局所座標系での測定点位置ベクトルｒnの演算
位置情報演算部３１は、距離センサ８の測定方向方位角θ（この実施形態ではテレビカメラ４の撮影方向方位角に等しい。）と、この距離センサ８の出力から求められる距離Ｌとに基づき、まず、船体座標系における測定点の位置ベクトルｒbを求める。図８に示すように、距離センサ８の出力が距離Ｌ′を示している場合には、船体５１と測定点８０（第１〜第３測定点８１〜８３）との間の距離（水平距離）Ｌは、Ｌ＝Ｌ′cosψである。この演算は、距離測定制御部２１によって行われる。
図９から明らかなとおり、ｘｙ平面に射影された測定点８０（第１〜第３測定点８１〜８３）の位置ベクトルｒbは、次式で与えられる。ただし、記号「Ｔ」は、ベクトルの転置を表す。以下同じ。
このような処理が、第１、第２および第３測定点８１，８２，８３に関して行われることによって、これらの測定点８１，８２，８３の局所座標系での測定点位置ベクトルが求まる。
［４．停泊目標位置算出アルゴリズム］
次に、停泊目標位置設定のための演算について説明する。
４−１．ステップ１：測定点位置ベクトルの演算
図１０に示すように、タッチパネル７から入力される着岸候補位置を表す第１測定点８１を船体座標系で表し、第１測定点位置ベクトルｒC bとする。カメラアクチュエータ制御部２６は、第１測定点位置ベクトルｒC bを中心として、左右（水平方向）に所定角度γの方向を定め、それぞれの方向において着岸候補位置近傍の構造物８５上の点を第２測定点８２および第３測定点８３（参照位置）とする。これらの第２および第３測定点８２，８３を、船体座標系における第２測定点位置ベクトルｒL bおよび第３測定点位置ベクトルｒR bで表す。
位置情報演算部３１は、カメラアクチュエータ制御部２６から第１〜第３測定点８１〜８３に関する方位角θ１〜θ３および仰角ψ１〜ψ３（ψ１＝ψ２＝ψ３）の情報を得て、前述のようにして、船体座標系における第１〜第３測定点位置ベクトルｒC b，ｒL b，ｒR bを求め、さらに、これらを局所座標系における第１〜第３測定点位置ベクトルｒC n，ｒL n，ｒR nに変換する。変換式は、前述の式(6)に準ずる。
４−２．ステップ２：回帰直線の算出
回帰処理演算部３２は、位置情報演算部３１から前記局所座標系における第１〜第３測定点位置ベクトルｒC n，ｒL n，ｒR nを得て、局所座標系のｘｙ平面において前記第１〜第３測定点８１（ｘC，ｙC），８２（ｘL，ｙL），８３（ｘR，ｙR）を近似する回帰直線Ａ（下記(8)式）を求める。
４−２．ステップ２：回帰直線の算出
回帰処理演算部３２は、位置情報演算部３１から前記局所座標系における第１〜第３測定点位置ベクトルｒC n，ｒL n，ｒR nを得て、局所座標系のｘｙ平面において前記第１〜第３測定点８１（ｘC，ｙC），８２（ｘL，ｙL），８３（ｘR，ｙR）を近似する回帰直線Ａ（下記(8)式）を求める。
ｙ＝ａAｘ＋ｂA … (8)
回帰直線Ａは、次式に示す最小２乗法によって求めることができる。
回帰直線Ａは、次式に示す最小２乗法によって求めることができる。
次に、回帰処理演算部３２は、前記第１〜第３測定点８１，８２，８３と前記回帰直線Ａとの誤差ε1，ε2，ε3の２乗和ＳＳＥ（＝ε1 2＋ε2 2＋ε3 2）を算出する。算出式は、次のとおりである。
着岸適否判断部３４は、誤差の２乗和ＳＳＥが所定の閾値Ｔｈを超えているかどうかを判断する。
誤差の２乗和ＳＳＥが所定の閾値Ｔｈを超えている状況とは、図１１および図１１Ａに示すように、着岸候補箇所の構造物８５が回帰直線Ａに対して大きな凹凸のある形状を有している場合である。このような場合には、船舶５０を安全に着岸させることができない可能性が高いので、着岸適否判断部３４は、着岸候補箇所が着岸に適さないと判断する。
一方、誤差の２乗和ＳＳＥが閾値Ｔｈ以下であれば、図１０に示すように、着岸候補箇所の構造物８５が回帰直線Ａに沿う形状を有しているとみなすことができる。このような場合には、着岸適否判断部３４は、船舶５０を安全に着岸させることができると判断する。
４−５．ステップ５：停泊目標位置演算
着岸候補位置である第１測定点８１は、図１０、図１１および図１１Ａに示すとおり、構造物８５の表面上の位置である。したがって、船舶５０の重心５２が第１測定点８１に一致するまで船舶５０を移動させるような操船を行えば、船舶５０が、十分に減速される前に、構造物８５に衝突するおそれがある。
一方、誤差の２乗和ＳＳＥが閾値Ｔｈ以下であれば、図１０に示すように、着岸候補箇所の構造物８５が回帰直線Ａに沿う形状を有しているとみなすことができる。このような場合には、着岸適否判断部３４は、船舶５０を安全に着岸させることができると判断する。
４−５．ステップ５：停泊目標位置演算
着岸候補位置である第１測定点８１は、図１０、図１１および図１１Ａに示すとおり、構造物８５の表面上の位置である。したがって、船舶５０の重心５２が第１測定点８１に一致するまで船舶５０を移動させるような操船を行えば、船舶５０が、十分に減速される前に、構造物８５に衝突するおそれがある。
そこで、目標位置設定部３３は、第１測定点８１を仮の停泊目標位置とし、この第１測定点８１よりも構造物８５から離れる方向にオフセットされた位置に停泊目標位置を定める。
より具体的には、目標位置設定部３３は、前記回帰直線Ａに直交するとともに、第１測定点８１（着岸候補位置）を通る直線Ｂ（図１０参照）を、次式によって求める。
より具体的には、目標位置設定部３３は、前記回帰直線Ａに直交するとともに、第１測定点８１（着岸候補位置）を通る直線Ｂ（図１０参照）を、次式によって求める。
４−６．ステップ６：停泊目標位置情報（緯度・経度）演算
位置情報演算部３１は、局所座標系における停泊目標位置ベクトルｒO nを、次式により、ECEF座標系の停泊目標位置ベクトルｒO eに変換する。
次に、位置情報演算部３１は、停泊目標位置ベクトルｒO eを、次の近似式により、緯度νおよび経度μに直すことで、ＧＰＳシステムにおける位置情報に換算する。
［５．オフセットベクトルの算出］
図１２に示すように、平面視において船体５１を取り囲む長方形９０を想定する。船舶５０の重心５２が直線Ｂ上にあって、かつ、長方形９０が回帰直線Ａと接する状況を想定すると、そのときの重心５２の位置を停泊目標位置とすることが適切である。そこで、第１測定点８１を始点とし、船舶５０の重心５２を終点とするベクトルをオフセットベクトルｒOff nとする。このようにオフセットベクトルｒOff nを定めておけば、船舶５０が構造物８５に衝突することのない位置を停泊目標位置として定めることができる。
より具体的に説明する。
５−１．ステップ１：矩形を表すベクトルの演算
船体５１の全長を２Ｈ、全幅を２Ｗとし、これらをそれぞれ短辺９１、長辺９２の長さとし、短辺９１が船体５１の全幅に沿い、長辺９２が船体５１の全長に沿う長方形９０を考える。船舶５０の重心５２と長方形９０の重心とが一致すると仮定する。船体５１が着岸対象の構造物８５に対して接触しないためには、長方形９０と回帰直線Ａとが交差しなければ十分である。
５−１．ステップ１：矩形を表すベクトルの演算
船体５１の全長を２Ｈ、全幅を２Ｗとし、これらをそれぞれ短辺９１、長辺９２の長さとし、短辺９１が船体５１の全幅に沿い、長辺９２が船体５１の全長に沿う長方形９０を考える。船舶５０の重心５２と長方形９０の重心とが一致すると仮定する。船体５１が着岸対象の構造物８５に対して接触しないためには、長方形９０と回帰直線Ａとが交差しなければ十分である。
図１３を参照すると、着岸時の船舶目標方位角ξ′(局所座標系のｘ軸に対して船首方向９３（図１２参照）のなす角)で定まる船体座標系において、長方形９０の隣り合う２つの頂点を表す位置ベクトルｂ1 b，ｂ2 bは、次式で与えられる。他の２つの頂点を表す位置ベクトルは符号が逆になるだけであるので、船体５１の前方にあるベクトルのみを考える。なお、船舶目標方位角ξ′は、停泊目標位置の設定を開始する時点における船首方向の方位角であってもよい。この場合、たとえば、停泊目標位置を定めた後に、横移動モードでの操船を行えば、その船舶目標方位角ξ′が保たれた状態で船舶５０が停泊目標位置に近づくことになる。
５−２．ステップ２：直線Ｂへの正射影の演算
目標位置設定部３３は、位置ベクトルｂ1 b，ｂ2 bを直線Ｂに射影したベクトルを次式によって求める。
２つの正射影ベクトル（ｅB b，ｂ1 b）・ｅB bおよび（ｅB b，ｂ2 b）・ｅB bのうち、大きい方を選択し、これに安全率κ（κ＞１。たとえば、１．５）を乗じて、船体座標系のオフセットベクトルｒOff bを求める。すなわち、次式のとおりである。
次式により、船体座標系のオフセットベクトルｒOff bを局所座標系のオフセットベクトルｒOff nに変換する。
［６．前記実施形態のまとめ］
以上のように、この実施形態では、乗員がタッチパネル７から着岸候補位置を指定すると、この着岸候補位置が第１測定点８１とされ、その左右にγだけずれた方位角方向の点が第２および第３測定点８２，８３とされる。これらの第１〜第３測定点８１〜８３に関して、距離センサ８により、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が測定される。この測定された距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づき、位置情報演算部３１が第１〜第３測定点８１〜８３の位置ベクトルを求める。さらに、回帰処理演算部３２が、求められた位置ベクトルに基づいて、第１〜第３測定点８１〜８３の並びを近似する回帰直線Ａを求める。この回帰直線Ａと第１〜第３測定点８１〜８３との誤差の二乗和ＳＳＥに基づいて、着岸適否判断部３４は、着岸候補位置（第１測定点８１）が着岸に適するか否かを判断する。着岸に適さない場合には、モニタ６にその旨のメッセージが表示される。これにより、乗員は、指定した着岸候補位置が、安全に船舶５０を停泊できないおそれのある場所であることを知る。
一方、着岸適否判断部３４が着岸候補位置を着岸に適すると判断すると、目標位置設定部３３が停泊目標位置を設定する。より具体的には、目標位置設定部３３は、着岸候補位置を通り、回帰直線Ａと直交する直線Ｂ上において、着岸候補位置からオフセットされた位置を停泊目標位置として設定する。オフセットの方向は着岸候補位置の構造物８５から離れる方向（一般的には船舶５０の現在位置に近い方向）であり、オフセット距離は、船舶５０を取り囲む仮想的な長方形９０が回帰直線Ａと交わらないように定められる。
このようにして、着岸に適すると判断された着岸候補位置付近において、船舶５０が構造物８５に衝突することのない安全な位置に停泊目標位置が定められる。
また、モニタ６の画面上には、地図上に船舶５０の位置および停泊目標位置が表示されるばかりでなく、水深情報も表示される。これにより、船舶５０の現在位置が浅瀬かどうかを判断できるので、水深情報を停泊目標位置に安全に停泊させることができるかどうかの判断材料として用いることができる。
［７．他の実施形態］
７−１．距離センサがテレビカメラに対して可動な例
前述の実施形態では、距離センサ８がテレビカメラ４に一体的に固定されていて、距離センサ８およびテレビカメラ４が同方向に向けられる場合について説明した。しかし、距離センサ８は、テレビカメラ４に対して可動であってもよい。
また、モニタ６の画面上には、地図上に船舶５０の位置および停泊目標位置が表示されるばかりでなく、水深情報も表示される。これにより、船舶５０の現在位置が浅瀬かどうかを判断できるので、水深情報を停泊目標位置に安全に停泊させることができるかどうかの判断材料として用いることができる。
［７．他の実施形態］
７−１．距離センサがテレビカメラに対して可動な例
前述の実施形態では、距離センサ８がテレビカメラ４に一体的に固定されていて、距離センサ８およびテレビカメラ４が同方向に向けられる場合について説明した。しかし、距離センサ８は、テレビカメラ４に対して可動であってもよい。
たとえば、テレビカメラ４は水平方向（左右方向）に関してのみ撮影方向を変動できるようにしておき、このテレビカメラ４に対して垂直方向（上下方向）に関してのみ測定方向を変動できるように距離センサ８を設けてもよい。この場合には、テレビカメラ４の撮影方向および距離センサ８の測定方向の方位角は等しい。テレビカメラ４の撮影方向はたとえば水平方向に定められる。
この構成例を図１４に示す。この例では、距離測定制御部２１には、カメラアクチュエータ制御部２６Ａに加えて、センサアクチュエータ制御部２６Ｂが備えられる。また、距離センサ８には、その測定方向を変動させるためのセンサアクチュエータ１２が付設されている。このセンサアクチュエータ１２は、センサアクチュエータ制御部２６Ｂによって制御される。
タッチパネル７から着岸候補位置が指定されると、カメラアクチュエータ制御部２６Ａによってテレビカメラ４および距離センサ８の方位角θが制御され、センサアクチュエータ制御部２６Ｂによって距離センサ８の仰角ψが制御される。これにより、着岸候補位置を第１測定点（仮の停泊目標位置）とし、その左右の角度γの位置を第２測定点および第３測定点として、これらの第１〜第３測定点までの距離が距離センサ８によって検出される。
また、テレビカメラ４を水平方向（左右方向）に関してのみ撮影方向を変動できるようにしておく一方で、このテレビカメラ４に対して水平方向（左右方向）および垂直方向（上下方向）の両方に関して検出方向を変動させられるように距離センサ８を設けてもよい。テレビカメラ４の撮影方向はたとえば水平方向に定められる。
この場合の構成は図１４の構成と類似しているが、カメラアクチュエータ制御部２６Ａは、専らテレビカメラ操作部５からの指令に応じてテレビカメラアクチュエータ１１を制御する。一方、センサアクチュエータ制御部２６Ｂは、タッチパネル７によって指定される着岸候補位置に距離センサ８の測定方向を向けるように、センサアクチュエータ１２を制御する。この場合、センサアクチュエータ制御部２６Ｂは、センサアクチュエータ１２を制御することによって、距離センサ８の方位角θおよび仰角ψの両方を制御する。こうして、着岸候補位置を第１測定点とし、その左右の角度γの位置を第２測定点および第３測定点として、これらの第１〜第３測定点までの距離が距離センサ８によって検出される。方位角θおよび仰角ψのデータは、センサアクチュエータ制御部２６Ｂから停泊目標位置設定部２２に与えられる。
７−２．停泊目標位置の初期設定
停泊目標位置の初期値を、たとえば、船舶５０の出発位置に設定してもよい。すなわち、出発位置の位置情報をＧＰＳ装置１によって検出し、これを、航走制御装置６６に備えられた記憶媒体（図示せず）に記憶させるとともに、これを停泊目標位置の初期値としてもよい。この場合、停泊目標位置設定の開始が乗員によって指示されると、タッチパネル７の操作によることなく、出発位置が着岸候補位置に設定され、テレビカメラ４および距離センサ８がその着岸候補位置に向けられる。これにより、乗員は、テレビカメラ４の映像から、出発位置に他の船舶が停泊しているかどうか、水位に大きな変動がないかなどを調べることにより、その位置に再び停泊できるかどうかを直ちに判断できる。これにより、着岸候補位置設定のわずらわしさを軽減することができる。
７−３．停泊目標位置への自動操船
前述の実施形態では、操船担当の乗員がモニタ６の画面を見ながら操作卓５６を操作して、船舶５０を停泊目標位置に導く例について説明したが、たとえば、停泊目標位置に船舶５０がある程度接近した時点（たとえば、停泊目標位置までの距離が２０ｍ以下となった時点）で、自動操船によって船舶５０を停泊目標位置に導くようにしてもよい。すなわち、たとえば、自動停泊操船ボタンを設けておき、この自動停泊操船ボタンが操作されることにより、航走制御装置６６および船外機ＥＣＵ６３，６４によって船外機６１，６２の自動制御が行われ、船舶５０が停泊目標位置へと自動的に導かれるようにしてもよい。
７−４．船舶の推進機
前述の実施形態では、一対の船外機６１，６２が設けられた例について説明したが、これらの代わりに船体５１の中心線５５上に一つの船外機を設けてもよいし、さらに、２つの船外機６１，６２に加えて、船体５１の中心線５５上に第３の船外機を設けてもよい。
この場合の構成は図１４の構成と類似しているが、カメラアクチュエータ制御部２６Ａは、専らテレビカメラ操作部５からの指令に応じてテレビカメラアクチュエータ１１を制御する。一方、センサアクチュエータ制御部２６Ｂは、タッチパネル７によって指定される着岸候補位置に距離センサ８の測定方向を向けるように、センサアクチュエータ１２を制御する。この場合、センサアクチュエータ制御部２６Ｂは、センサアクチュエータ１２を制御することによって、距離センサ８の方位角θおよび仰角ψの両方を制御する。こうして、着岸候補位置を第１測定点とし、その左右の角度γの位置を第２測定点および第３測定点として、これらの第１〜第３測定点までの距離が距離センサ８によって検出される。方位角θおよび仰角ψのデータは、センサアクチュエータ制御部２６Ｂから停泊目標位置設定部２２に与えられる。
７−２．停泊目標位置の初期設定
停泊目標位置の初期値を、たとえば、船舶５０の出発位置に設定してもよい。すなわち、出発位置の位置情報をＧＰＳ装置１によって検出し、これを、航走制御装置６６に備えられた記憶媒体（図示せず）に記憶させるとともに、これを停泊目標位置の初期値としてもよい。この場合、停泊目標位置設定の開始が乗員によって指示されると、タッチパネル７の操作によることなく、出発位置が着岸候補位置に設定され、テレビカメラ４および距離センサ８がその着岸候補位置に向けられる。これにより、乗員は、テレビカメラ４の映像から、出発位置に他の船舶が停泊しているかどうか、水位に大きな変動がないかなどを調べることにより、その位置に再び停泊できるかどうかを直ちに判断できる。これにより、着岸候補位置設定のわずらわしさを軽減することができる。
７−３．停泊目標位置への自動操船
前述の実施形態では、操船担当の乗員がモニタ６の画面を見ながら操作卓５６を操作して、船舶５０を停泊目標位置に導く例について説明したが、たとえば、停泊目標位置に船舶５０がある程度接近した時点（たとえば、停泊目標位置までの距離が２０ｍ以下となった時点）で、自動操船によって船舶５０を停泊目標位置に導くようにしてもよい。すなわち、たとえば、自動停泊操船ボタンを設けておき、この自動停泊操船ボタンが操作されることにより、航走制御装置６６および船外機ＥＣＵ６３，６４によって船外機６１，６２の自動制御が行われ、船舶５０が停泊目標位置へと自動的に導かれるようにしてもよい。
７−４．船舶の推進機
前述の実施形態では、一対の船外機６１，６２が設けられた例について説明したが、これらの代わりに船体５１の中心線５５上に一つの船外機を設けてもよいし、さらに、２つの船外機６１，６２に加えて、船体５１の中心線５５上に第３の船外機を設けてもよい。
また、推進機は、船外機（アウトボードモータ）に限らず、船内外機（スターンドライブ。インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）、ウォータージェットドライブのいずれの形態であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１ ＧＰＳ装置
２ 水深センサ
３ 地図情報記憶部
４ テレビカメラ
５ テレビカメラ操作部
６ モニタ
７ タッチパネル
８ 距離センサ
１０ コントローラ
１１ テレビカメラアクチュエータ
１２ センサアクチュエータ
２１ 距離測定制御部
２２ 停泊目標位置設定部
２３ 表示制御部
２６ カメラアクチュエータ制御部
２６Ａ カメラアクチュエータ制御部
２６Ｂ センサアクチュエータ制御部
２７ センサ制御部
３１ 位置情報演算部
３２ 回帰処理演算部
３３ 目標位置設定部
３４ 着岸適否判断部
４１ 船舶マーク
４２ 構造物の図形表示
４３ 停泊目標位置マーク
４４ 距離表示
４５ 水深表示
５０ 船舶
５１ 船体
５２ 重心
５３ 船尾
５４ 船首
５５ 船舶中心線
５６ 操作卓
５７ ステアリング操作部
５８ スロットル操作部
５９ ヨーレートセンサ
６０ 横移動操作部
６１，６２ 船外機
６３，６４ 船外機ＥＣＵ
６６ 航走制御装置
７０ 地球
７１ グリニッジ子午線
７２ 赤道
７４ 子午線
８０ 測定点
８１ 第１の測定点（着岸候補位置）
８２ 第２の測定点
８３ 第３の測定点
８５ 構造物
９０ 長方形
９１ 短辺
９２ 長辺
９３ 船首方向
Ａ 回帰直線
Ｂ 直線
２ 水深センサ
３ 地図情報記憶部
４ テレビカメラ
５ テレビカメラ操作部
６ モニタ
７ タッチパネル
８ 距離センサ
１０ コントローラ
１１ テレビカメラアクチュエータ
１２ センサアクチュエータ
２１ 距離測定制御部
２２ 停泊目標位置設定部
２３ 表示制御部
２６ カメラアクチュエータ制御部
２６Ａ カメラアクチュエータ制御部
２６Ｂ センサアクチュエータ制御部
２７ センサ制御部
３１ 位置情報演算部
３２ 回帰処理演算部
３３ 目標位置設定部
３４ 着岸適否判断部
４１ 船舶マーク
４２ 構造物の図形表示
４３ 停泊目標位置マーク
４４ 距離表示
４５ 水深表示
５０ 船舶
５１ 船体
５２ 重心
５３ 船尾
５４ 船首
５５ 船舶中心線
５６ 操作卓
５７ ステアリング操作部
５８ スロットル操作部
５９ ヨーレートセンサ
６０ 横移動操作部
６１，６２ 船外機
６３，６４ 船外機ＥＣＵ
６６ 航走制御装置
７０ 地球
７１ グリニッジ子午線
７２ 赤道
７４ 子午線
８０ 測定点
８１ 第１の測定点（着岸候補位置）
８２ 第２の測定点
８３ 第３の測定点
８５ 構造物
９０ 長方形
９１ 短辺
９２ 長辺
９３ 船首方向
Ａ 回帰直線
Ｂ 直線
Claims (10)
- 船舶の着岸を支援するための装置であって、
前記船舶から着岸候補箇所までの距離を測定する距離測定手段と、
この距離測定手段を制御して、前記着岸候補箇所付近の少なくとも３つの測定点について、前記船舶からの距離を測定させる距離測定制御手段と、
この距離測定制御手段による制御によって前記距離測定手段によって測定された前記船舶から前記少なくとも３つの測定点までの距離を用いて、前記着岸候補箇所の形状を評価する形状評価手段と、
前記形状評価手段による評価結果に基づいて、前記着岸候補箇所が前記船舶の着岸に適しているかどうかを判断する着岸適否判断手段とを含み、
前記形状評価手段は、前記少なくとも３つの測定点の位置情報を演算する位置情報演算手段と、この位置情報演算手段によって演算された前記少なくとも３つの測定点の位置情報に対して線形回帰処理を行うことにより回帰直線および回帰誤差を求める回帰処理演算手段とを含み、
前記着岸適否判断手段は、前記回帰誤差が所定の閾値を超える場合に前記着岸候補箇所が着岸に適さないと判断し、前記回帰誤差が前記閾値以下の場合に前記着岸候補箇所が着岸に適すると判断するものである、着岸支援装置。 - 着岸候補箇所の画像を撮影する撮影装置と、
この撮影装置によって撮影された画像を表示する表示装置と、
この表示装置に表示された画像中の任意の位置を着岸候補位置として操作者が指定するための着岸候補位置指定手段とをさらに含み、
前記距離測定制御手段は、前記着岸候補位置指定手段によって指定された着岸候補位置と、この着岸候補位置をほぼ中央に含む所定の方位角範囲内の少なくとも２点とを、前記少なくとも３つの測定点とするものである、請求項１記載の着岸支援装置。 - 前記回帰処理演算手段によって求められた回帰直線から所定のオフセット距離だけ離れた位置を停泊目標位置に設定する停泊目標位置設定手段をさらに含む、請求項１または２記載の着岸支援装置。
- 前記停泊目標位置設定手段は、前記オフセット距離を、少なくとも船舶の全長および全幅に基づいて定める手段を含む、請求項３記載の着岸支援装置。
- 前記停泊目標位置設定手段は、前記着岸適否判断手段によって前記着岸候補箇所が前記船舶の着岸に適さないと判断されたときは、停泊目標位置の設定を無効化するものである、請求項３または４記載の着岸支援装置。
- 前記船舶の位置を検出して船舶位置情報を生成する位置検出手段と、
船舶が航行可能な箇所の地図情報を記憶した地図記憶手段と、
地図情報を表示するための地図表示手段と、
前記位置検出手段によって生成される船舶位置情報に対応した地図情報を前記地図記憶手段から読み出し、その地図情報を前記停泊目標位置設定手段によって設定される停泊目標位置とともに前記地図表示手段に表示させる表示制御手段とをさらに含む、請求項３ないし５のいずれかに記載の着岸支援装置。 - 船舶の着岸を支援するための装置であって、
前記船舶から着岸候補箇所までの距離を測定する距離測定手段と、
この距離測定手段を制御して、前記着岸候補箇所付近の少なくとも３つの測定点について、前記船舶からの距離を測定させる距離測定制御手段と、
この距離測定制御手段による制御によって前記距離測定手段によって測定された前記船舶から前記少なくとも３つの測定点までの距離を用いて、前記着岸候補箇所の形状を評価する形状評価手段と、
前記形状評価手段による評価結果に基づいて、前記着岸候補箇所が前記船舶の着岸に適しているかどうかを判断する着岸適否判断手段と、
着岸候補箇所の画像を撮影する撮影装置と、
この撮影装置によって撮影された画像を表示する表示装置と、
この表示装置に表示された画像中の任意の位置を着岸候補位置として操作者が指定するための着岸候補位置指定手段とを含み、
前記距離測定制御手段は、前記着岸候補位置指定手段によって指定された着岸候補位置と、この着岸候補位置をほぼ中央に含む所定の方位角範囲内の少なくとも２点とを、前記少なくとも３つの測定点とするものである、着岸支援装置。 - 前記船舶の位置を検出して船舶位置情報を生成する位置検出手段と、
船舶が航行可能な箇所の地図情報を記憶した地図記憶手段と、
地図情報を表示するための地図表示手段と、
前記位置検出手段によって生成される船舶位置情報に対応した地図情報を前記地図記憶手段から読み出し、その地図情報を前記地図表示手段に表示させる表示制御手段とをさらに含む、請求項１または７記載の着岸支援装置。 - 前記船舶の周辺水域の水深を計測する水深計測手段をさらに含み、
前記表示制御手段は、前記水深計測手段によって計測された水深情報を前記地図表示手段に併せて表示させるものである、請求項６または８記載の着岸支援装置。 - 船体と、
この船体上に搭載された請求項１ないし９のいずれかに記載の着岸支援装置とを含む、船舶。
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