JP6392217B2 - 航行支援装置、航行支援方法、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、航行支援装置、航行支援方法、および、プログラムに関する。

たとえば、船舶は、海上を航行する。船舶は、航海に必要な情報として、当該船舶の周囲の海象情報などを取得する（たとえば、特許文献１参照）。

２００１−１３３５４８号公報

船舶は、たとえば、気象台から配信される気象データを受信可能に構成されている場合がある。この場合、この気象データを基に、船舶に備えられたコンピュータなどが、目的地までの目標航路を設定することが考えられる。この場合、たとえば、コンピュータは、船舶の進行方向に沿う潮流に船舶が乗るような航路を設定することが考えられる。

しかしながら、上記の気象データは、海上の広域に亘る気象データである。このため、この気象データは、個々の船舶の現在地において気象が船舶に与える影響を十分に計算するためには、不十分である。より具体的には、上記の気象の観測時の誤差、および分解能などが原因で、コンピュータは、上記の気象データを用いても気象が船舶に与える影響を正確に把握することが困難な場合がある。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、海象が船舶に与える影響を、より正確に検出することのできる、航行支援装置、航行支援方法、および、プログラムを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる航行支援装置は、海象データ取得部と、影響度算出部と、を備えている。前記海象データ取得部は、所定の船舶の周囲における複数の海象を特定するための海象データを取得する。前記影響度算出部は、複数の前記海象が前記船舶の航行に与える影響度を、前記船舶を基準として算出する。

（２）好ましくは、前記海象データ取得部は、前記海象データとして、波浪、海の表層潮流、および、風の少なくとも１つを特定するデータを取得する。

（３）前記影響度算出部は、前記海象データで特定される複数の前記海象のそれぞれの速度ベクトルの合成ベクトルに基づいて、前記影響度を算出する。

（４）より好ましくは、前記航行支援装置は、前記船舶の航行に関する効率を算出する効率算出部をさらに備える。前記効率算出部は、前記船舶の針路と前記合成ベクトルの方向との関係に基づいて前記効率を算出する。

（５）好ましくは、前記航行支援装置は、前記船舶の周囲における複数の領域のそれぞれにおける前記影響度を示すマップを算出する、影響度マップ算出部をさらに備えている。

（６）より好ましくは、前記航行支援装置は、前記船舶の目的地までの目標航路を設定する目標航路設定部をさらに備える。前記目標航路設定部は、前記影響度マップに基づいて、前記目標航路を設定する。

（７）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる航行支援方法は、海象データ取得ステップと、影響度算出ステップと、を含んでいる。前記海象データ取得ステップは、所定の船舶の周囲における複数の海象を特定するための海象データを取得する。前記影響度算出ステップは、複数の前記海象が前記船舶の航行に与える影響度を、前記船舶を基準として算出する。

（８）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるプログラムは、コンピュータに、海象データ取得ステップと、影響度算出ステップと、を実行させる。前記海象データ取得ステップは、所定の船舶の周囲における複数の海象を特定するための海象データを取得する。前記影響度算出ステップは、複数の前記海象が前記船舶の航行に与える影響度を、前記船舶を基準として算出する。

本発明によると、海象が船舶に与える影響を、より正確に検出することができる。

本発明の一実施形態にかかる航行支援システムを備える船舶が海上を航行している状態を示す模式図である。 自船の周囲の１箇所における海象の速度ベクトルなどを説明するための模式図である。自船の周囲の海象の一例を説明するための模式図である。 航行支援システムの概略構成を示すブロック図である。 効率算出部での処理を説明するための模式図である。 効率算出部に格納されている効率グラフを示す模式図である。 影響度マップを示す模式図である。 方位範囲設定部における処理を説明するための模式図である。 航行支援装置における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形例にかかる航行支援システムの主要部のブロック図である。 マップ拡張部での処理を説明するための模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明は、航行支援装置、航行支援方法、および、プログラムとして広く適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる航行支援システム１を備える船舶（自船５０）が海上を航行している状態を示す模式図である。図１では、円形の領域内が、自船５０およびこの自船５０の周囲を示している。図２は、自船５０の周囲の１箇所における各海象の速度ベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄなどを説明するための模式図である。

なお、「自船５０の周囲」とは、自船５０の航行に直接的に関係する海域をいい、たとえば、自船５０から８海里程度までの領域をいう。図３は、航行支援システム１の概略構成を示すブロック図である。

図１〜図３を参照して、本実施形態では、航行支援システム１を備える船舶を自船５０という。自船５０は、本発明の「所定の船舶」の一例である。図１は、自船５０が陸５１の目的地５２に向かって海上を航行している状態を示しており、かつ、自船５０の周囲に波浪５３、表層潮流５４、および、風５５が生じた状態を示している。

波浪５３の向きは、海域によって異なっている。図１では、自船５０の周囲における波浪５３を例示している。波浪５３には、波頂線５３１が生じている。波頂線５３１は、細長く延びる筋状に略連続的に存在する波頭やそれによって生じる水泡である。

表層潮流５４の向きは、海域によって異なっている。図１では、自船５０の周囲における表層潮流５４の一例を示している。風５５の向きは、海域によって異なっている。図１では、自船５０の周囲における風５５の一例を示している。

自船５０は、たとえば、タンカーなどの大型船であり、所定の目標航路Ｒ１に沿って陸５１の目的地５２へ向けて航行する。

航行支援システム１は、アンテナ装置２と、航行支援装置３と、ＧＮＳＳ受信機４と、操作装置５と、効率表示装置６と、影響度表示装置７と、航路表示装置８と、を有している。

アンテナ装置２は、たとえば気象レータアンテナであり、送信部２１と、アンテナ部２２と、受信部２３と、Ａ／Ｄ変換部２４と、を含んでいる。

送信部２１は、固体素子（半導体素子）またはマグネトロンなどを用いて送信信号（探知信号）Ｓ１を生成するように構成されている。送信部２１は、所定の周期毎に、送信信号Ｓ１をアンテナ部２２へ出力する。

アンテナ部２２は、送信信号Ｓ１を、指向性の強いパルス状電波として送信可能なレーダアンテナである。また、アンテナ部２２は、送信信号Ｓ１に対するエコー信号（反射波）を含む受信信号Ｓ２を受信するように構成されている。アンテナ部２２は、たとえばスロットアレイアンテナである。

なお、航行支援システム１は、送信信号Ｓ１を送信してすることで生じる受信信号Ｓ２を受信するまでの時間を測定する。これにより、航行支援システム１は、自船５０から探知対象までの距離ｒを検出することができる。

アンテナ部２２は、水平面上で３６０°回転可能に構成されており、上下に延びる鉛直軸線回りの方位方向Ｃ１に回転（自転）する。アンテナ部２２は、送信信号Ｓ１の送信方向を変えながら（アンテナ部２２の回転角度を変えながら）、信号Ｓ１，Ｓ２の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、レーダ装置１は、自船５０の周囲の数海里の範囲を３６０°にわたり探知することができる。

なお、本実施形態では、送信信号Ｓ１（パルス状電波）を送信してから次の送信信号Ｓ１を送信するまでの動作を「スイープ」という。また、電波の送受信を行いながらアンテナ部２２を３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。

受信部２３は、アンテナ部２２で受信した受信信号Ｓ２を検波して増幅する。受信信号Ｓ２は、エコー信号と、ノイズ信号と、を含んでいる。エコー信号は、アンテナ部２２で受信された信号のうち、送信信号Ｓ１に対する水粒子および海面などでの反射波である。受信部２３は、受信信号Ｓ２を、Ａ／Ｄ変換部２４へ出力する。

Ａ／Ｄ変換部２４は、アナログ形式の受信信号Ｓ２をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（エコーデータＤ１）に変換する。本実施形態では、エコーデータＤ１は、アンテナ部２２が受信したエコー信号の強度（信号レベル）を特定するデータを含んでいる。Ａ／Ｄ変換部２４は、エコーデータＤ１を、航行支援装置３へ出力する。

航行支援装置３は、海象（波浪５３、表層潮流５４、および、風５５）が自船５０の航行に与える影響の度合い（影響度）を、影響度ベクトルＥとして算出するように構成されている。また、航行支援装置３は、海象が自船５０の航行に与える影響度を、後述する影響度マップＭ１として算出するように構成されている。また、航行支援装置３は、上記影響度マップＭ１に基づいて、目的地までの最適と思われる目標航路Ｒ１を設定するように構成されている。航行支援装置３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを用いて形成されている。

航行支援装置３は、海象データ取得部３１と、影響度ベクトル算出部３２と、効率算出部３３と、影響度マップ算出部３４と、航路設定部３５と、を有している。

海象データ取得部３１は、Ａ／Ｄ変換部２４からのエコーデータＤ１に基づいて、自船５０の周囲における海象（波浪５３、表層潮流５４、および、風５５）を特定するための海象データＤ１０（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３）を取得する。

海象データ取得部３１は、波浪データ取得部３１１と、表層潮流データ取得部３１２と、風データ取得部３１３と、を有している。

波浪データ取得部３１１は、自船５０の周囲における波浪５３の速度ベクトルＶ_ｗａｖｅを特定する波浪データＤ１１を生成するように構成されている。波浪データ取得部３１１は、たとえば、１スキャン分の複数のスイープによって得られたエコーデータＤ１を読み込む。これにより、波浪データ取得部３１１は、自船５０を中心とするｒ−θ座標系における、各所からの受信信号Ｓ２の強度を検出する。波浪データ取得部３１１は、このｒ−θ座標での各座標での信号強度を示す輝度値データを生成する。

なお、ｒ−θ座標系は、自船５０を中心とし、自船５０からの距離をｒとし、かつ、方位方向Ｃ１における角度をθとする座標系である。波浪データ取得部３１１は、複数のスキャン時点での輝度値データを生成する。波浪データ取得部３１１は、これらの輝度値データを基に、３次元ＦＦＴを用いる波浪解析によって、波浪５３の動き（波５３の高さ、周期、および、向きなど）を検出する。

波浪データ取得部３１１は、ｒ−θ座標系における各所での波浪５３の速度ベクトルＶ_ｗａｖｅを特定する波浪データＤ１１を生成する。波浪データ取得部３１１は、波浪データＤ１１を、影響度ベクトル算出部３２へ出力する。

表層潮流データ取得部３１２は、自船５０の周囲における表層潮流５４の速度ベクトルＶ_ｔｉｄｅを特定する表層潮流データＤ１２を生成するように構成されている。表層潮流データ取得部３１２は、上記と同様にして輝度値データを生成する。次に、表層潮流データ取得部３１２は、たとえば、複数スキャン時点のそれぞれにおける輝度値データを用いた画像解析（オプティカルフロー）によって、表層潮流５４を検出する。

表層潮流データ取得部３１２は、ｒ−θ座標系における各所での表層潮流５４の速度ベクトルＶ_ｔｉｄｅを特定する表層潮流データＤ１２を生成する。表層潮流データ取得部３１２は、表層潮流データＤ１２を、影響度ベクトル算出部３２へ出力する。

風データ取得部３１３は、自船５０の周囲における風５５の速度ベクトルＶ_ｔｉｄｅを特定する風データＤ１３を生成するように構成されている。風データ取得部３１３は、たとえば、上記と同様の画像解析（オプティカルフロー）によって、風５５を検出する。

風データ取得部３１３は、ｒ−θ座標系における各所での風５５の速度ベクトルＶ_ｗｉｎｄを特定する風データＤ１３を生成する。風データ取得部３１３は、風データＤ１３を、影響度ベクトル算出部３２へ出力する。

なお、本実施形態では、上述したように、海象データ取得部３１に与えられる受信信号Ｓ２は、自船５０に備えられるアンテナ装置２が自船５０の周囲を探知することで取得される。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、海象データ取得部３１は、自船５０以外で観測された海象データを用いてもよい。

たとえば、海象データ取得部３１は、気象衛星または自船の船会社のホストコンピュータなどとの通信によって、海象データＤ１０（波浪データＤ１１、表層潮流データＤ１２、および風データＤ１３）の取得に必要なデータを取得してもよい。また、海象データ取得部３１は、自船５０に備えられるセンサ（アンテナ装置２、風向計など）と上記の通信とを利用して、海象データＤ１０の取得に必要なデータを取得してもよい。

影響度ベクトル算出部３２は、本発明の「影響度算出部」の一例である。影響度ベクトル算出部３２は、海象（波浪５３、表層潮流５４、風５５）が自船５０の航行に与える影響度を、自船５０を基準（中心位置）として算出するように構成されている。

具体的には、影響度ベクトル算出部３２は、海象データ取得部３１で取得された海象データＤ１０を用いて、海象（波浪５３、表層潮流５４、風５５）が自船５０の航行に与える影響度を算出する。本実施形態では、影響度ベクトル算出部３２は、ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム、Global Navigation Satellite System）受信機４が人工衛星から受信した衛星データＤ２を基に、自船５０の周囲の座標を算出する。次に、影響度ベクトル算出部３２は、自船５０の周囲の各位置における、各海象の速度ベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄを、海象データＤ１０を用いて算出する。

影響度ベクトルＥは、海象５３，５４，５５が自船５０の運動に与える影響を示すベクトルである。より具体的には、影響度ベクトルＥは、海象が自船５０に与える推進力に関するベクトルである。本実施形態では、影響度ベクトルＥは、海象（波浪５３、表層潮流５４、および、風５５）から自船５０の船体に与えられる推進力に相当する。

影響度ベクトル算出部３２は、自船５０の周囲のある１地点における各海象５３，５４，５５のそれぞれの速度ベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄを検出する。次に、影響度ベクトル算出部３２は、当該地点における影響度ベクトルＥを算出する。

具体的には、影響度ベクトル算出部３２は、速度ベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄのそれぞれに、所定の重み付け係数α_１，α_２，α_３を乗じた後、これらのベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄを合成することで、影響度ベクトルＥを算出する。影響度ベクトルＥ（Ｅ（ｘ，ｙ））は、下記式で表される。Ｅ（ｘ，ｙ）＝ｆ｛α_１×ｖ_ｗａｖｅ（ｘ，ｙ），α_２×ｖ_ｔｉｄｅ（ｘ，ｙ），α_３×ｖ_ｗｉｎｄ（ｘ，ｙ）｝

なお、（ｘ，ｙ）は、影響度ベクトルＥの算出対象領域の座標を示す。変数ｘは、たとえば東西方向の位置を示し、変数ｙは、南北方向の位置を示す。上記のように、影響度ベクトル算出部３２は、海象データＤ１０で特定される速度ベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄの合成ベクトルに基づいて、影響度ベクトルＥを算出する。

影響度ベクトル算出部３２は、自船５０の周囲の任意の（所定の）領域毎に、影響度ベクトル算出部３２を算出する。影響度ベクトル算出部３２は、影響度ベクトルＥを特定する影響度ベクトルデータＤ３を、効率算出部３３および影響度マップ算出部３４へ出力する。

図４は、効率算出部３３での処理を説明するための模式図である。図５は、効率算出部３３に格納されている効率グラフを示す模式図である。図２、図４および図５を参照して、効率算出部３３は、自船５０の現在の航行（運行状況）に関する効率Ｅｆを算出するために設けられている。この場合の効率Ｅｆとは、省燃費の観点からの効率をいう。

本実施形態では、効率算出部３３は、自船５０の位置での影響度ベクトルＥと、自船５０の針路ベクトルＣとがなす偏角θと、効率グラフとを用いて、効率Ｅｆを算出する。具体的には、効率算出部３３は、ＧＮＳＳ受信機４が人工衛星から受信した衛星データＤ２を基に、自船５０の位置を算出する。また、効率算出部３３は、偏角θを、たとえば下記式によって算出する。 θ＝ｃｏｓ^−１（Ｅ・Ｃ／｜Ｅ｜｜Ｃ｜）

なお、偏角θは、０°≦θ≦１８０°である。効率算出部３３は、偏角θと、効率グラフとを用いて、効率Ｅｆを算出する。効率グラフは、横軸を偏角とし、縦軸を効率とする。

効率グラフにおける効率線Ｅ１は、偏角θが大きいほど効率が低くなるように設定されている。効率線Ｅ１は、たとえば、実験などによって予め設定されている。効率算出部３３は、効率線Ｅ１における偏角θの位置から、効率Ｅｆを算出する。効率算出部３３は、効率Ｅｆを特定する効率データＤ４を、効率表示装置６へ出力する。

効率表示装置６は、たとえば、液晶表示装置である。なお、本実施形態では、効率表示装置６、影響度表示装置７および航路表示装置８は、別個の表示装置として説明するけれども、この通りでなくてもよい。たとえば、効率表示装置６の表示内容、影響度表示装置７の表示内容、および航路表示装置８の表示内容は、同一の表示装置に一括して表示されてもよい。

効率表示装置４は、効率データＤ４を与えられた場合、効率データＤ４で特定される効率Ｅｆを表示する。効率Ｅｆの表示方法は、効率Ｅｆに応じた色表示であってもよいし、数値で表示する方法であってもよい。

影響度マップ算出部３４は、影響度マップＭ１を算出するために設けられている。影響度マップＭ１は、自船５０の周囲における複数の領域での影響度ベクトルＥの分布を示すマップである。図６は、影響度マップを示す模式図である。

図６において、説明の便宜のため、影響度マップＭ１に自船５０を示している。図２および図６に示すように、影響度マップＭ１は、矩形の枠内についてのマップである。自船５０の周囲の海域のうち影響度マップＭ１に相当する領域以外の領域は、影響度マップＭ１を生成されない。なお、影響度マップＭ１は、矩形の枠内のマップであるけれども、この通りでなくてもよい。たとえば、影響度マップＭ１は、自船５０の位置を中心とする円形のマップであってもよい。

影響度マップＭ１においては、自船５０の周囲の複数における複数の領域について、影響度ベクトルＥが示されている。なお、図６における破線は、影響度ベクトルＥの変化率が所定以上の箇所を結ぶ、境界線Ｌ２である。影響度マップ算出部３４は、影響度ベクトルＥの向きの変化率が所定以上の箇所に、境界線Ｌ２を設定する。

影響度マップ算出部３４は、影響度マップＭ１を特定する影響度マップデータＤ５を、画像データとして生成する。影響度マップ算出部３４は、この影響度マップデータＤ５を、影響度表示装置７および航路設定部３５へ出力する。

影響度表示装置７は、たとえば、液晶表示装置である。影響度表示装置７は、図６に示す影響度マップＭ１を、当該影響度表示装置７の表示画面に表示する。これにより、航行支援システム１のオペレータは、自船５０の周囲における海象（波浪５３、表層潮流５４、風５５）が自船５０の航行に与える影響を、知ることができる。

図１、図２および図６を参照して、航路設定部３５は、自船５０の現在地から目的地５２までの目標航路Ｒ１を設定するために設けられている。本実施形態では、航路設定部３５は、海象（影響度マップＭ１）を考慮した目標航路Ｒ１を設定するように構成されている。

航路設定部３５は、目的地設定部３５１と、方位範囲設定部３５２と、目標航路算出部３５３と、を有している。

目的地設定部３５１は、操作装置５に接続されている。操作装置５は、航行支援システム１のオペレータによって操作される。オペレータが操作装置５を操作することで、目的地５２が設定される。操作装置５は、目的地５２を特定する座標データＤ６を、目的地設定部３５１へ出力する。目的地設定部３５１は、操作装置５から与えられた座標データＤ６に基づいて、目的地５２を設定する。目的地設定部３５１は、目的地５２の座標データＤ６を、方位範囲設定部３５２に出力する。

図７は、方位範囲設定部３５２における処理を説明するための模式図である。図２および図７を参照して、方位範囲設定部３５２は、衛星データＤ２、目的地５２の座標データＤ６、および、影響度マップＭ１などを用いて、影響度マップＭ１内における、目的地５２に関する方位範囲Ａ１を設定する。具体的には、方位範囲設定部３５２は、ＧＮＳＳ受信機４が人工衛星から受信した衛星データＤ２を基に、自船５０の座標を算出する。

方位範囲設定部３５２は、自船５０の座標と目的地５２の座標とを結ぶ直線Ｌ１１と、影響度マップＭ１の端縁点との交点Ｐ１を設定する。次に、方位範囲設定部３５２は、この交点Ｐ１を中心とする影響度マップＭ１の端縁点の所定範囲を、方位範囲Ａ１として設定する。方位範囲Ａ１の長さは、適宜設定される。方位範囲設定部３５２は、方位範囲Ａ１、および影響度マップＭ１を特定するデータＤ７を、目標航路算出部３５３へ出力する。

目標航路算出部３５３は、影響度マップＭ１、および、方位範囲Ａ１を用いて、目標航路Ｒ１を設定するように構成されている。たとえば、目標航路算出部３５３は、偏角θが最も小さくなるような地点をたどって自船５０の現在地から方位範囲Ａ１に到達するように、影響度マップＭ１内における目標航路Ｒ１を設定する。このときの目標航路Ｒ１は、方位範囲Ａ１までの最短航路Ｒ２（直線Ｌ１１）とは必ずしも一致しない。目標航路算出部３５３は、影響度マップＭ１外における領域での目標航路Ｒ１は、たとえば、予め記憶されている海図データにしたがって設定する。目標航路算出部３５３は、設定した目標航路Ｒ１を特定する航路データＤ８を、航路表示装置８に出力する。

航路表示装置８は、たとえば、液晶表示装置である。航路表示装置８は、たとえば、航路データＤ８と海図データとに基づいて、目標航路Ｒ１および自船５０の周囲の海図を表示する。

図８は、航行支援装置３における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、航行支援装置３における処理の流れを説明する際には、図８以外の図も適宜参照する。

航行支援装置３は、以下に示すフローチャートの各ステップを、図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールできる。このインストールされるプログラムは、たとえば記録媒体に格納された状態で流通する。

航行支援装置３においては、まず、海象データ取得部３１が、海象データＤ１０を取得する（ステップＳ１）。次に、影響度ベクトル算出部３２は、海象データＤ１０、およびＧＮＳＳ受信機４からの衛星データＤ２などを用いて、影響度ベクトルＥを算出する（ステップＳ２）。次に、効率算出部３３は、自船５０の現在地における影響度ベクトルＥと、針路ベクトルＣとに基づいて、効率Ｅｆを算出し、効率Ｅｆを特定する効率データＤ４を効率表示装置６に出力する（ステップＳ３）。

また、影響度マップ算出部３４は、影響度マップＭ１を算出し、影響度マップデータＤ５を、影響度表示装置７と、航路設定部３５に出力する（ステップＳ４）。航路設定部３５は、影響度マップデータＤ５、ＧＮＳＳ受信機４からの衛星データＤ２、操作装置５からの座標データＤ６、および、海図データなどに基づいて、目標航路Ｒ１を算出し、航路データＤ８を航路表示装置８に出力する（ステップＳ５）。

［プログラム］ 本実施形態の航行支援装置３にかかるプログラムは、コンピュータに、航行支援装置３３の処理を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施形態における航行支援装置３と、航行支援方法と、を実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、海象データ取得部３１、影響度ベクトル算出部３２、効率算出部３３、影響度マップ算出部３４、および航路設定部３５として機能し、処理を行う。なお、航行支援装置３は、本実施形態のように、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよいし、ハードウェアによって実現されてもよい。

以上説明したように、本実施形態にかかる航行支援装置３によると、影響度ベクトル算出部３２は、複数の海象（波浪５３、表層潮流５４、風５５）が自船５０の航行に与える影響度ベクトルＥを、自船５０を基準として算出する。このように、影響度ベクトル算出部３２が、自船５０の位置を基準として影響度ベクトルＥを算出することで、海象（波浪５３、表層潮流５４、風５５）が自船５０の航行に与える影響を、より正確に検出することができる。

自船５０の航行におけるエネルギー消費の少ない目標航路Ｒ１の設定については、自船５０の周囲における海象が自船５０の船体に及ぼす影響度を定量的に知る必要がある。従来、この影響度（自船５０を押す力）の算出は、気象台などから配信されるデータに基づいて行われていた。このため、実際の自船５０の現在地においては、上記データの予測誤差、分解能などに起因して、正確な影響度の算出が困難であった。これに対して、航行支援装置３によると、自船５０を基準として影響度ベクトルＥが算出されるので、自船５０の現在地における影響度ベクトルＥを、より正確に算出できる。このため、航行支援装置３のオペレータは、目的に応じた操船のための、より正確な判断材料を得ることができる。

また、航行支援装置３によると、海象データ取得部３１は、波浪データＤ１１、表層潮流データＤ１２、および、風データＤ１３を取得する。そして、影響度ベクトル算出部３２は、各速度ベクトルＶ_ｗａｖｅ，Ｖ_ｔｉｄｅ，Ｖ_ｗｉｎｄの合成ベクトルに基づいて、影響度ベクトルＥを算出する。この構成により、航行支援装置３は、自船５０の航行に大きな影響を与える波浪５３、表層潮流５４、および風５５を考慮して、影響度ベクトルＥを算出できる。

また、航行支援装置３によると、効率算出部３３は、自船５０の針路ベクトルＣと影響度ベクトルＥとの関係に基づいて効率Ｅｆを算出する。このような構成により、航行支援装置３は、自船５０の針路が省エネルギーの観点から適切であるか否かを、算出できる。また、自船５０における省燃費な航海を実現するためには、影響度ベクトルＥと、自船５０の針路ベクトルＣとを一致させることが最も効果的である。従来、船舶の操船においては、オペレータは、自船５０への海象の影響（影響度ベクトルＥ）を視覚的に確認することができなかった。これに対して、航行支援装置３は、効率Ｅｆを効率表示装置６に表示させることができる。これにより、オペレータは、自船５０のへの海象の影響を視覚的に確認できる。よって、オペレータは、自船５０を、より効率的に航行させることができる。

また、航行支援装置３によると、影響度マップ算出部３４をさらに備えている。この構成により、自船５０を基準とした、周囲の海象による影響度ベクトルＥのマップＭ１を取得することができる。

また、航行支援装置３によると、航路設定部３５は、影響度マップＭ１に基づいて、目標航路Ｒ１を設定する。この構成により、自船５０が海象からより良い作用を受けることのできる目標航路Ｒ１を、航路設定部３５で設定できる。

なお、従来の海象に基づく目標航路設定などでは、人工衛星からの情報、および、気象台などによるマクロな海域に対する海象観測情報、に基づく目標設定が主流であった。しかしながら、このようなマクロな海象情報に基づく目標航路の設定では、上記海象観測の誤差・分解能などに起因して、効率の悪い目標の設定が行われる場合がある。また、海象予報エラーに起因して、効率の悪い目標の設定が行われる場合がある。しかしながら、本実施形態では、航行支援装置３は、自船５０に搭載されたセンサ（アンテナ装置２）で得られた受信信号Ｓ２に基づいて、目標航路Ｒ１を設定できる。これにより、航行支援装置３は、自船５０の周囲の局所的な（ミクロな）領域について、最適な目標航路Ｒ１を設定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。たとえば、次のように変更して実施してもよい。

（１）たとえば、上述の航路設定部３５の方位範囲設定部３５２に代えて、図９に示すマップ拡張部３５４が設けられてもよい。図９は、本発明の変形例にかかる航行支援システムの主要部のブロック図である。なお、図９に示す変形例においては、マップ拡張部３５４以外の構成は、上述の実施形態の構成と同様であるので、図に同一の符号を付して説明を省略する。図１０は、マップ拡張部３５４での処理を説明するための模式図である。

図９および図１０を参照して、マップ拡張部３５４は、影響度マップデータＤ５と、目的地５２の座標データＤ６とを読み込む。マップ拡張部３５４は、図１０に示すように、影響度マップＭ１が作成された領域外（マップ外領域Ｍ２）に目的地５２が存在する場合、影響度マップＭ１を、拡張する。具体的には、マップ拡張部３５４は、マップ外領域Ｍ２について影響度マップＭ１で特定される海象の傾向が連続すると仮定して、影響度マップＭ１を拡張する。

この場合、影響度マップＭ１における境界線Ｌ２の形状の傾向を保持するように境界線Ｌ２が延長される。境界線Ｌ２の延長方法として、たとえば、影響度マップＭ１の端での境界線Ｌ２の端点Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを結ぶ直線Ｌ３（境界線）を、マップ外領域Ｍ２に追加する方法が考えられる。なお、境界線Ｌ２の延長方法として、線形予測分析のようなスペクトル解析によりモデル化した境界線情報が用いられてもよい。

さらに、決定される境界線Ｌ２，Ｌ３と沿うようにして、影響度マップＭ１における端点Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに最も近い各影響度ベクトルＥ（Ｅ１〜Ｅ４）をマップ外領域Ｍ２にコピーすることで、マップ外領域Ｍ２での各影響度ベクトルＥ'を決定する。なお、マップ外領域Ｍ２での各影響度ベクトルＥ'についても線形予測分析等を用いて設定されてもよい。

拡張された影響度マップＭ１の影響度マップデータは、目標航路算出部３５３へ出力される。目標航路算出部３５３は、この影響度マップデータを用いて、目標航路Ｒ１を設定する。この場合の目標航路Ｒ１は、たとえば、自船５０の現在地と目的地５２との最短目標航路Ｒ２とは必ずしも一致しない。

（２）また、上述の実施形態では、自船の周囲の海象情報として、波浪、表層潮流、および、風が検出される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、自船の周囲の海象情報として、波浪、表層潮流、および、風のなかの１つまたは２つのみが検出されてもよい。また、自船の周囲の海象情報として、他の海象が検出されてもよい。

（３）また、本発明は、海象を検出する構成ではあるけれども、淡水でも用いることができる。

本発明は、航行支援装置、航行支援方法、および、プログラムとして広く適用することができる。

３ 航行支援装置
３３ 効率算出部
３２ 影響度ベクトル算出部（影響度算出部）
３４ 影響度マップ算出部
３５ 航路設定部（目標航路設定部）
５０ 自船（所定の船舶）
３１１ 海象データ取得部
Ｄ１０ 海象データ
Ｅｆ 効率
Ｒ１ 目標航路

Claims (6)

1. 所定の船舶の周囲における複数の海象を特定するための海象データを取得する、海象データ取得部と、
   複数の前記海象が前記船舶の航行に与える影響度を、前記船舶を基準として算出する、影響度算出部と、
   前記船舶の航行に関する効率を算出する効率算出部と、
   を備えていることを特徴とする、航行支援装置であって、
   前記影響度算出部は、前記海象データで特定される複数の前記海象のそれぞれの速度ベクトルの合成ベクトルに基づいて、前記影響度を算出し、
   前記効率算出部は、前記船舶の針路と前記合成ベクトルの方向との関係に基づいて前記効率を算出することを特徴とする、航行支援装置。
2. 請求項１に記載の航行支援装置であって、
   前記海象データ取得部は、前記海象データとして、波浪、海の表層潮流、および、風の少なくとも１つを特定するデータを取得するように構成されていることを特徴とする、航行支援装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の航行支援装置であって、
   前記船舶の周囲における複数の領域のそれぞれにおける前記影響度を示すマップを算出する、影響度マップ算出部をさらに備えていることを特徴とする、航行支援装置。
4. 請求項３に記載の航行支援装置であって、
   前記船舶の目的地までの目標航路を設定する目標航路設定部をさらに備え、
   前記目標航路設定部は、前記影響度マップに基づいて、前記目標航路を設定することを特徴とする、航行支援装置。
5. 所定の船舶の周囲における複数の海象を特定するための海象データを取得する、海象データ取得ステップと、
   複数の前記海象が前記船舶の航行に与える影響度を、前記船舶を基準として算出する、影響度算出ステップと、
   前記船舶の航行に関する効率を算出する効率算出ステップと、
   を含んでいることを特徴とする、航行支援方法であって、
   前記影響度算出ステップは、前記海象データで特定される複数の前記海象のそれぞれの速度ベクトルの合成ベクトルに基づいて、前記影響度を算出し、
   前記効率算出ステップは、前記船舶の針路と前記合成ベクトルの方向との関係に基づいて前記効率を算出することを特徴とする、航行支援方法。
6. コンピュータに、
   所定の船舶の周囲における複数の海象を特定するための海象データを取得する、海象データ取得ステップと、
   複数の前記海象が前記船舶の航行に与える影響度を、前記船舶を基準として算出する、影響度算出ステップと、
   前記船舶の航行に関する効率を算出する効率算出ステップと、
   を実行させることを特徴とする、プログラムであって、
   前記影響度算出ステップは、前記海象データで特定される複数の前記海象のそれぞれの速度ベクトルの合成ベクトルに基づいて、前記影響度を算出し、
   前記効率算出ステップは、前記船舶の針路と前記合成ベクトルの方向との関係に基づいて前記効率を算出することを特徴とする、プログラム。

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