JP6661708B2

JP6661708B2 - 船舶の着岸支援装置

Info

Publication number: JP6661708B2
Application number: JP2018144674A
Authority: JP
Inventors: 直之藤山; 亮阪口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: US20200042004A1; JP2020019372A; US11392125B2

Description

本願は、船舶の着岸支援装置に関する。

例えば下記の特許文献１に記載された技術が既に知られている。特許文献１の技術では、船舶にミリ波レーダーを取り付け、船舶から桟橋等の着岸対象物までの距離を測定し、測定距離に基づいて、船舶を桟橋に自動着岸させていた。

特開２００３−２７６６７７号公報

しかし、ミリ波レーダーは、（１）対象物の形状によって反射強度がばらつくため、測定距離がばらついてしまう課題、（２）ミリ波レーダーデバイスの分解能を越えた距離測定ができないという課題、（３）鏡面反射により距離測定できない場合があるという課題、（４）対象物では無い周辺の物体からの反射が混入して距離測定精度が落ちてしまう課題があるなど、船舶を桟橋に自動着岸させる状況において、船舶と桟橋の相対距離及び相対角度を正確に計測することに対していくつかの課題があった。

一方で、ミリ波レーダーにより、船舶と桟橋の相対距離を正確に計測できたとしても、船舶と桟橋の間に浮遊しているブイ、水面から突出した杭又は柱、水面に浮遊している人間等からの反射強度が低く、距離測定できない可能性が高いため、それらを障害物として検知できない可能性があった。

そこで、着岸対象物の距離測定精度を高めることができ、自船舶の周囲に存在する障害物を検出して、着岸対象物に着岸できるか否かを判定できる船舶の着岸支援装置が望まれる。

本願に係る船舶の着岸支援装置は、
レーザーを用いて、自船舶の周りに存在する物体の距離を検出するＬｉＤＡＲと、
前記ＬｉＤＡＲよりも物体の検出可能距離が短い短距離物体検出センサと、
前記ＬｉＤＡＲの出力信号に基づいて、前記自船舶が着岸する対象物である着岸対象物を検出する着岸対象物検出部と、
前記短距離物体検出センサの出力信号に基づいて、前記自船舶の周りの障害物を検出する障害物検出部と、
前記着岸対象物の検出結果、及び前記障害物の検出結果に基づいて、前記着岸対象物に着岸が可能か否かを判定し、判定結果を出力する着岸判定部と、
を備え、
前記ＬｉＤＡＲは、複数設けられ、前記ＬｉＤＡＲのそれぞれは、前記自船舶の周囲の互いに異なる水平方向の角度範囲に存在する物体を検出するように配置され、
前記短距離物体検出センサは、複数設けられ、前記短距離物体検出センサのそれぞれは、前記自船舶の周囲の互いに異なる水平方向の角度範囲に存在する物体を検出するように配置され
前記着岸対象物検出部は、複数の前記ＬｉＤＡＲのそれぞれについて、前記ＬｉＤＡＲの出力信号に基づいて、前記ＬｉＤＡＲに対する座標系であるＬｉＤＡＲ座標系での前記着岸対象物の座標を算出し、前記ＬｉＤＡＲ座標系での前記着岸対象物の座標を、予め設定された座標変換のパラメータを用いて回転及び平行移動を行って、前記自船舶に対する座標系である船舶座標系での前記着岸対象物の座標に変換し、
前記障害物検出部は、複数の前記短距離物体検出センサのそれぞれについて、前記短距離物体検出センサの出力信号に基づいて、前記短距離物体検出センサに対する座標系である短距離センサ座標系での前記障害物の座標を算出し、前記短距離センサ座標系での前記障害物の座標を、予め設定された座標変換のパラメータを用いて回転及び平行移動を行って、前記船舶座標系での前記障害物の座標に変換し、
前記着岸判定部は、前記船舶座標系において、互いに近接する２つの前記着岸対象物の座標を繋いで、前記着岸対象物の境界線を算出し、前記船舶座標系において、前記境界線と前記自船舶との間の領域に前記障害物の座標が有る場合は、着岸が可能でないと判定し、前記障害物の座標が無い場合は、着岸が可能であると判定するものである。

ＬｉＤＡＲは、レーザーを用いたセンサであるので距離の検出分解能及び検出精度を高くできる。ＬｉＤＡＲの検出結果に基づいて、着岸対象物を検出するので、着岸対象物の距離測定精度を高めることができる。一方、ＬｉＤＡＲは、レーザーが照射されている直線上に存在する物体を検出し、その距離を測定する。そのため、岸壁、桟橋等の比較的大きな着岸対象物には、レーザーが当たり易く、着岸対象物を検出し易い。しかし、ブイ、杭などの比較的小さな障害物には、レーザーが当たり難く、障害物を検出し難い。仮にレーザーの照射方向を走査させたとしても、走査の角度分解能を高くしないと、障害物の検出漏れが生じる可能性がある。また、走査の角度分解能を高くしても、走査中に自船舶が揺れると、走査できない範囲が生じ、障害物の検出漏れが生じる可能性がある。そこで、ＬｉＤＡＲに加えて、短距離専用の短距離物体検出センサが設けられており、障害物の検出の確実性を高めることができる。そして、ＬｉＤＡＲによる着岸対象物の検出結果、及び短距離物体検出センサによる障害物の検出結果に基づいて、着岸対象物に着岸ができるか否かを精度良く判定することができる。従って、本願に係る船舶の着岸支援装置によれば、着岸対象物の距離測定精度を高めることができると共に、自船舶の周囲に存在する障害物を検出して、着岸対象物に着岸できるか否かを判定できる。

実施の形態１に係る自船舶の周りの物体検出を説明するための模式図である。実施の形態１に係る船舶の着岸支援装置のブロック図である。実施の形態１に係る船舶の着岸支援装置のハードウェア構成図である。実施の形態１に係る船舶座標系を説明する図である。実施の形態１に係るＬｉＤＡＲ座標系を説明する図である。実施の形態１に係る短距離センサ座標系を説明する図である。実施の形態１に係る着岸の可否の判定結果の報知を説明する図である。実施の形態１に係る目標着岸地点の指定を説明する図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る船舶の着岸支援装置１（以下、単に着岸支援装置１と称す）について図面を参照して説明する。着岸支援装置１は、ＬｉＤＡＲ１１（Light Detection and Ranging）と、短距離物体検出センサ１２とを備えている。図１は、船舶の上方視で、ＬｉＤＡＲ１１及び短距離物体検出センサ１２による自船舶１３の周りの物体検出を説明するための模式図である。図１には、各センサの物体検出範囲を破線で示している。図２は、着岸支援装置１の概略ブロック図であり、図３は、着岸支援装置１のハードウェア構成図である。

１−１．ＬｉＤＡＲ１１
ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーを照射し、物体に当たったレーザーの散乱光を測定し、物体の距離を検出する。ＬｉＤＡＲ１１は、検出した物体のＬｉＤＡＲ１１からの相対距離の情報、検出した物体のＬｉＤＡＲ１１に対する相対角度の情報、及び物体の検出強度の情報等を外部に出力する。ＬｉＤＡＲ１１の出力信号は、制御装置３０に入力される。

本実施の形態では、ＬｉＤＡＲ１１は、複数（本例では８個、１１ａ〜１１ｈ）設けられている。各ＬｉＤＡＲ１１のレーザーの水平方向の照射角度範囲（検出角度範囲）は、予め設定された角度範囲となっている。ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーを水平方向にスイングしないように構成されている。本実施の形態では、船の揺れ、物体の上下方向の位置の変化に対して、物体の検出精度を向上するために、ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーを上下方向に、予め設定された角度範囲（例えば、４５度）だけスイングするように構成されている。なお、ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーを反射するミラーを回転させて、反射されたレーザーを上下方向にスイングするように構成されてもよいし、レーザーの発光体を回転させて、レーザーを上下方向にスイングするように構成されてもよい。

ＬｉＤＡＲ１１のそれぞれは、自船舶１３の周囲の互いに異なる水平方向の角度範囲に存在する物体を検出するように配置されている。本実施の形態では、複数のＬｉＤＡＲ１１は、自船舶１３の周囲３６０度をカバーできるように、水平方向に角度間隔（約４５度の角度間隔）を空けて、自船舶１３の周囲３６０度に亘って配置されている。ＬｉＤＡＲ１１の水平方向の照射角度範囲（検出角度範囲）は、数度であるため、隣接するＬｉＤＡＲ１１の間の角度範囲は、物体を検出することができない。よって、複数のＬｉＤＡＲ１１の検出角度範囲は、自船舶１３の周囲の離散的な角度になる。

１−２．短距離物体検出センサ１２
短距離物体検出センサ１２は、ＬｉＤＡＲ１１よりも物体の検出可能距離が短いセンサであり、自船舶１３の周りに存在する物体の距離を検出する。本実施の形態では、短距離物体検出センサ１２は、超音波を用いて物体の距離を検出するソナーセンサとされている。短距離物体検出センサ１２は、検出した物体の短距離物体検出センサ１２からの相対距離の情報、検出した物体の短距離物体検出センサ１２に対する相対角度の情報、及び物体の検出強度の情報等を外部に出力する。短距離物体検出センサ１２の出力信号は、制御装置３０に入力される。

本実施の形態では、短距離物体検出センサ１２は、複数（本例では８個、１２ａ〜１２ｈ）設けられている。各短距離物体検出センサ１２の水平方向の検出角度範囲は、予め設定された角度範囲となっている。短距離物体検出センサ１２（ソナーセンサ）は、超音波が照射される円錐状の範囲内の物体を検出できる。短距離物体検出センサ１２（ソナーセンサ）の水平方向の検出角度範囲は、ＬｉＤＡＲ１１よりも広くなっている。

短距離物体検出センサ１２のそれぞれは、自船舶１３の周囲の互いに異なる水平方向の角度範囲に存在する物体を検出するように配置されている。本実施の形態では、複数の短距離物体検出センサ１２は、自船舶１３の周囲３６０度をカバーできるように、水平方向に角度間隔（４５度程度の角度間隔）を空けて、自船舶１３の周囲３６０度に亘って配置されている。隣接する短距離物体検出センサ１２の検出角度範囲が、互いにオーバーラップするように配置されており、複数の短距離物体検出センサ１２の検出角度範囲は、自船舶１３の周囲３６０度になる。

１−３．制御装置３０
着岸支援装置１は、制御装置３０を備えている。図２に示すように、制御装置３０は、着岸対象物検出部３１、障害物検出部３２、着岸判定部３３、自動着岸制御部３４、及び目標着岸地点指定部３５等の制御部を備えている。制御装置３０の各機能は、制御装置３０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置３０は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、及び演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、ＬｉＤＡＲ１１、短距離物体検出センサ１２、及びユーザ入力装置２１等が接続され、これらの出力信号を演算処理装置９０に入力する入力ポート等を備えている。出力回路９３は、表示装置２２、スピーカ２３、及び操縦装置２４等が接続され、これらに演算処理装置９０から制御信号を出力する出力ポート等を備えている。

そして、制御装置３０が備える各制御部３１〜３５等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置３０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１〜３５等が用いる座標変換のパラメータ等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置３０の各機能について詳細に説明する。

着岸対象物検出部３１は、ＬｉＤＡＲ１１の出力信号に基づいて、自船舶１３が着岸する対象物である着岸対象物１５を検出する。障害物検出部３２は、短距離物体検出センサ１２の出力信号に基づいて、自船舶１３の周りの障害物１６を検出する。そして、着岸判定部３３は、着岸対象物１５の検出結果、及び障害物１６の検出結果に基づいて、着岸対象物１５に着岸が可能か否かを判定し、判定結果を出力する。

着岸対象物１５と自船舶１３との間に、水面に浮遊しているブイ、海面から突出した杭又は柱、水面に浮遊している人間等の障害物１６が存在する場合、着岸対象物１５に着岸が可能でない。ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーが照射されている直線上に存在する物体を検出し、その距離を測定する。そのため、岸壁、桟橋等の比較的大きな着岸対象物１５には、レーザーが当たり易く、着岸対象物１５を検出し易い。しかし、ブイ、杭などの比較的小さな障害物１６には、レーザーが当たり難く、障害物１６を検出し難い。仮にレーザーの照射方向を走査させる２次元又は３次元スキャンが用いられたとしても、走査の角度分解能を高くしないと、障害物１６の検出漏れが生じる可能性がある。また、走査の角度分解能を高くしても、走査中に自船舶１３が揺れると、走査できない範囲が生じ、障害物１６の検出漏れが生じる可能性がある。そこで、ＬｉＤＡＲ１１に加えて、短距離専用の短距離物体検出センサ１２が設けられており、障害物１６の検出の確実性が高めることができる。そして、ＬｉＤＡＲ１１による着岸対象物１５の検出結果、及び短距離物体検出センサ１２による障害物１６の検出結果に基づいて、着岸対象物１５に着岸ができるか否かを精度良く判定することができる。

本実施の形態では、短距離物体検出センサ１２としてソナーセンサが用いられており、超音波が照射される円錐状の範囲に存在する物体を検出し、その距離を測定する。そのため、自船舶１３が揺れても、ブイ、杭などの比較的小さな障害物１６に超音波を当てることができ、障害物１６の検出漏れが生じることを抑制できる。

着岸対象物検出部３１は、着岸の可否の判定結果を、表示装置２２及びスピーカ２３等の報知装置を介してユーザに報知したり、後述する自動着岸制御部３４に出力したりする。例えば、図７に示すように、着岸対象物検出部３１は、表示装置２２に、船舶の上方視で、自船舶１３と、各ＬｉＤＡＲ１１及び各短距離物体検出センサ１２の検出範囲と、検出された着岸対象物１５及び障害物１６とを表示すると共に、着岸の可否の判定結果を表示する。着岸対象物検出部３１は、着岸ができないと判定した場合は、その要因となった障害物１６を、表示装置２２に強調して表示する。

着岸対象物検出部３１は、ＬｉＤＡＲ１１が検出した物体の中から、物体の相対距離、相対角度、及びレーザーの反射強度等の情報に基づいて着岸対象物１５以外の物体（水面、着岸対象物１５の背景の構造物等）を判定し、着岸対象物１５を抽出し、着岸対象物１５の相対距離等の情報を出力する。例えば、着岸対象物検出部３１は、ＬｉＤＡＲ１１が検出した物体の中から、着岸対象物１５以外の物体を除外した物体の相対距離の重心値又は平均値を、着岸対象物１５の相対距離として算出する。或いは、着岸対象物検出部３１は、着岸対象物１５以外の物体を除外した物体から、反射強度が高い物体を選択して（フィルタリングして）、着岸対象物１５の相対距離として算出する。

障害物検出部３２は、短距離物体検出センサ１２が検出した物体の中から、物体の相対距離、相対角度、及び超音波の反射強度等の情報に基づいて障害物１６以外の物体（水面等）を判定し、障害物１６を抽出し、障害物１６の相対距離等の情報を出力する。

なお、ＬｉＤＡＲ１１及び着岸対象物検出部３１により検出される着岸対象物１５には、ブイ、杭などの障害物１６も含まれ、短距離物体検出センサ１２及び障害物検出部３２により検出される障害物１６には、着岸対象物１５も含まれる。センサ又は検出処理の高性能化により、着岸対象物検出部３１は、検出した物体の中から、障害物１６も除外して、着岸対象物１５を抽出してもよく、障害物検出部３２は、検出した物体の中から、着岸対象物１５も除外して、障害物１６を抽出してもよい。

１−３−１．相対距離に基づく第１の判定方法
次に、着岸対象物１５及び障害物１６の相対距離に基づいて判定する第１の判定方法について説明する。着岸対象物検出部３１は、ＬｉＤＡＲ１１の出力信号に基づいて、自船舶１３に対する着岸対象物１５の相対距離を検出する。障害物検出部３２は、短距離物体検出センサ１２の出力信号に基づいて、自船舶１３に対する障害物１６の相対距離を検出する。着岸判定部３３は、着岸対象物１５の相対距離、及び障害物１６の相対距離に基づいて、自船舶１３と着岸対象物１５との間に、障害物１６が有るか否かを判定し、障害物１６が有ると判定した場合は、着岸が可能でないと判定し、障害物１６が無いと判定した場合は、着岸が可能であると判定する。

この構成によれば、相対距離の情報に基づいて、着岸対象物１５と障害物１６との違いを精度よく判定し、着岸対象物１５に着岸できるか否かを精度よく判定することができる。例えば、着岸判定部３３は、短距離物体検出センサ１２による障害物１６の相対距離が、ＬｉＤＡＲ１１による着岸対象物１５の相対距離よりも短い場合は、自船舶１３と着岸対象物１５との間に障害物１６が有ると判定し、着岸できないと判定する。一方、着岸判定部３３は、短距離物体検出センサ１２による障害物１６の相対距離と、ＬｉＤＡＲ１１による着岸対象物１５の相対距離との差が、予め設定された判定距離の範囲内にある場合は、短距離物体検出センサ１２により検出された障害物１６は、着岸対象物１５と同一の物であると判定し、着岸できると判定する。

本実施の形態のように、複数のＬｉＤＡＲ１１及び複数の短距離物体検出センサ１２が設けられている場合は、着岸判定部３３は、自船舶１３周囲の検出角度範囲が互いに対応しているＬｉＤＡＲ１１及び短距離物体検出センサ１２による着岸対象物１５の相対距離及び障害物１６の相対距離に基づいて、自船舶１３と着岸対象物１５との間に、障害物１６が有るか否かを判定する。例えば、図１に示すように、第１のＬｉＤＡＲ１１ａと、第１の短距離物体検出センサ１２ａ及び第２の短距離物体検出センサ１２ｂとの角度検出範囲が対応している（互いに近い）ので、着岸判定部３３は、第１のＬｉＤＡＲ１１ａにより検出された着岸対象物１５の相対距離と、第１の短距離物体検出センサ１２ａ又は第２の短距離物体検出センサ１２ｂにより検出された障害物１６の相対距離とに基づいて、自船舶１３と着岸対象物１５との間に、障害物１６が有るか否かを判定する。着岸判定部３３は、何れかの対応関係において、障害物１６が有ると判定した場合は、着岸できないと判定する。

なお、第２のＬｉＤＡＲ１１ｂと、第２の短距離物体検出センサ１２ｂ及び第３の短距離物体検出センサ１２ｃとの角度検出範囲が対応している。第８のＬｉＤＡＲ１１ｈと、第８の短距離物体検出センサ１２ｈ及び第１の短距離物体検出センサ１２ａとの角度検出範囲が対応している。他のセンサについても、角度検出範囲が互いに近いＬｉＤＡＲ１１と短距離物体検出センサ１２とが対応している。

１−３−２．相対距離及び相対角度に基づく第２の判定方法
次に、着岸対象物１５及び障害物１６の相対距離及び相対角度に基づいて判定する第２の判定方法について説明する。着岸対象物検出部３１は、ＬｉＤＡＲ１１の出力信号及び自船舶１３に対するＬｉＤＡＲ１１の物体検出範囲の情報に基づいて、自船舶１３に対する着岸対象物１５の相対距離及び相対角度を算出する。障害物検出部３２は、短距離物体検出センサ１２の出力信号及び自船舶１３に対する短距離物体検出センサ１２の物体検出範囲の情報に基づいて、自船舶１３に対する障害物１６の相対距離及び相対角度を算出する。そして、着岸判定部３３は、着岸対象物１５の相対距離及び相対角度、及び障害物１６の相対距離及び相対角度に基づいて、自船舶１３と着岸対象物１５との間に、障害物１６が有るか否かを判定し、障害物１６が有ると判定した場合は、着岸が可能でないと判定し、障害物１６が無いと判定した場合は、着岸が可能であると判定する。

この構成によれば、着岸対象物１５及び障害物１６について自船舶１３に対する相対的な位置関係をより精度よく判定することができ、着岸対象物１５に着岸できるか否かを精度よく判定することができる。

以下で、自船舶１３に対する相対距離及び相対角度について詳細に説明する。図４に、自船舶１３に対する座標系である船舶座標系を示す。自船舶１３の直進方向をＺｂ軸とし、左手系を用いて左右方向のＸｂ軸、及び上下方向のＹｂ軸が定義される。ある時刻Ｔ＝ｔにおける、船舶座標系での着岸対象物１５の一部の座標は、（ｘｂｐ（ｔ）、ｙｂｐ（ｔ）、ｚｂｐ（ｔ））と表せる。

図５に、各ＬｉＤＡＲ１１に対する座標系であるＬｉＤＡＲ座標系を示す。走査中心角度方向をＺｒ軸とし、左手系を用いてＸｒ軸及びＹｒ軸が定義される。ある時刻Ｔ＝ｔにおける、ＬｉＤＡＲ座標系での着岸対象物１５の一部の座標は、（ｘｒｐ（ｔ）、ｙｒｐ（ｔ）、ｚｒｐ（ｔ））と表せる。

図６に、各短距離物体検出センサ１２に対する座標系である短距離センサ座標系を示す。検出範囲の中心角度方向をＺｏとし、左手系を用いてＸｏ軸及びＹｏ軸が定義される。ある時刻Ｔ＝ｔにおける、短距離センサ座標系での障害物１６の一部の座標は、（ｘｏｐ（ｔ）、ｙｏｐ（ｔ）、ｚｏｐ（ｔ））と表せる。

着岸対象物検出部３１は、ＬｉＤＡＲ１１の出力信号に基づいて、ＬｉＤＡＲ座標系での着岸対象物１５の座標（ｘｂｐ（ｔ），ｙｂｐ（ｔ），ｚｂｐ（ｔ））を算出する。

そして、着岸対象物検出部３１は、次式に示すように、ＬｉＤＡＲ座標系での着岸対象物１５の座標（ｘｒｐ（ｔ），ｙｒｐ（ｔ），ｚｒｐ（ｔ））を、予め設定された座標変換のパラメータ（ｒ１１ｒ、ｒ１２ｒ・・・、ｔ１ｒ、ｔ２ｒ、ｔ３ｒ）を用いて回転及び平行移動を行って、船舶座標系での着岸対象物１５の座標（ｘｂｐ（ｔ），ｙｂｐ（ｔ），ｚｂｐ（ｔ））に変換する。座標変換の各パラメータは、自船舶１３におけるＬｉＤＡＲ１１の取付位置及び角度の情報に基づいて、ＬｉＤＡＲ座標系と船舶座標系との相対関係から予め設定されている。なお、式（１）は、説明の簡略化のため、１つのＬｉＤＡＲ１１及び１つの着岸対象物１５の座標の座標変換について、代表して記載したが、座標変換の処理は、複数のＬｉＤＡＲ１１及び複数の着岸対象物１５の座標のそれぞれについて実行され、座標変換の各パラメータは、複数のＬｉＤＡＲ１１毎に設定されている。

障害物検出部３２は、短距離物体検出センサ１２の出力信号に基づいて、短距離センサ座標系での障害物１６の座標（ｘｏｐ（ｔ）、ｙｏｐ（ｔ）、ｚｏｐ（ｔ））を算出する。

そして、障害物検出部３２は、短距離センサ座標系での障害物１６の座標（ｘｏｐ（ｔ）、ｙｏｐ（ｔ）、ｚｏｐ（ｔ））を、予め設定された座標変換のパラメータ（ｒ１１ｏ、ｒ１２ｏ・・・、ｔ１ｏ、ｔ２ｏ、ｔ３ｏ）を用いて回転及び平行移動を行って、船舶座標系での障害物１６の座標（ｘｂｐ（ｔ），ｙｂｐ（ｔ），ｚｂｐ（ｔ））に変換する。座標変換の各パラメータは、自船舶１３における短距離物体検出センサ１２の取付位置及び角度の情報に基づいて、短距離センサ座標系と船舶座標系との相対関係から予め設定されている。なお、式（２）は、説明の簡略化のため、１つの短距離物体検出センサ１２及び１つの障害物１６の座標の座標変換について、代表して記載したが、座標変換の処理は、複数の短距離物体検出センサ１２及び複数の障害物１６の座標のそれぞれについて実行され、座標変換の各パラメータは、複数の短距離物体検出センサ１２毎に設定されている。

図１、図７、及び図８に示すように、着岸判定部３３は、船舶座標系において、互いに近接する２つの着岸対象物１５の座標を繋いで、着岸対象物１５の境界線１７を算出する。本実施の形態では、着岸判定部３３は、自船舶１３の周囲に隣り合って配置された２つのＬｉＤＡＲ１１により検出された、船舶座標系における２つの着岸対象物１５の座標を繋いで、着岸対象物１５の自船舶１３側の境界線１７を算出する。着岸判定部３３は、境界線１７の端点において、２つの座標の間を繋ぐだけでなく、２つの座標の外側に直線を伸ばしてもよい。また、着岸判定部３３は、自船舶１３の進行方向（Ｚｂ軸）と、２つの着岸対象物１５を繋いだ境界線１７との相対角度を算出してもよい。

そして、着岸判定部３３は、船舶座標系において、着岸対象物１５の境界線１７と自船舶１３との間の領域に障害物１６の座標が有る場合は、着岸が可能でないと判定し、障害物１６の座標が無い場合は、着岸が可能であると判定する。

なお、自船舶１３は、船舶座標系の原点付近に位置するが、着岸判定部３３は、予め設定された自船舶１３の輪郭の座標情報を用いて、着岸対象物１５の境界線１７と自船舶１３の輪郭との間の領域に、障害物１６の座標が有るか否かを判定してもよい。例えば、着岸判定部３３は、船舶座標系のＹｂ軸方向（船舶の上下方向）に見て、着岸対象物１５の境界線１７と自船舶１３の輪郭とに挟まれる領域に、障害物１６の座標が有るか否かを判定する。

１−３−３．目標着岸地点指定部３５
目標着岸地点指定部３５は、着岸対象物検出部３１により検出された着岸対象物１５から、実際に着岸する目標着岸地点の指定をユーザから受け付ける。目標着岸地点指定部３５は、検出された着岸対象物１５を表示装置２２に表示し、点又は線で表示した着岸対象物１５の内、ユーザ入力装置２１を介してユーザにより指定された点又は範囲を目標着岸地点に設定する。例えば、図８に示すように、目標着岸地点指定部３５は、表示装置２２に、船舶の上方視で、自船舶１３と、各着岸対象物１５の検出位置、２つの着岸対象物１５を繋いだ境界線１７を表示し、ユーザの選択を受け付ける。

着岸判定部３３は、自船舶１３と目標着岸地点との間に、障害物１６が有るか否かを判定し、障害物１６の有無に応じて、着岸が可能か否かを判定する。この構成によれば、自船舶１３の周りが岸壁に囲まれている場合でも、目標着岸地点と自船舶１３との間に、障害物１６が有るか否かを判定することができ、目標着岸地点以外の着岸対象物１５と自船舶１３との間に存在する障害物１６を、着岸の可否の判定から除外することができる。よって、目的に合った判定を行うことができる。

１−３−４．自動着岸制御部３４
自動着岸制御部３４は、着岸対象物１５に着岸させるために、船舶を自動操縦する自動着岸制御を行う。自動着岸制御部３４は、操舵、推進力を制御して、着岸対象物１５に、指定された船舶の側面を着岸させる（左横着け、右横着け、後着け、前着け等）。自動着岸制御部３４は、操舵及び推進力の調整を行う操縦装置２４に対して、操舵の指令値、及び推進力の指令値を伝達する。自動着岸制御部３４は、着岸判定部３３から着岸対象物１５及び障害物１６の位置情報を受取り、着岸対象物１５の位置情報（着岸対象物１５と自船舶１３との相対距離及び相対角度等）を用いて、船舶を自動操縦する。自動着岸制御部３４は、目標着岸地点指定部３５により目標着岸地点が指定されている場合は、自動着岸制御において、目標着岸地点に着岸させるために船舶を自動操縦する。

自動着岸制御部３４は、着岸判定部３３により着岸が可能であると判定されている場合は、自動着岸制御を実行し、着岸判定部３３により着岸が可能でないと判定されている場合は、自動着岸制御を停止する。また、自動着岸制御部３４は、検出された障害物１６から、予め設定された距離以上離れるように、船舶を自動操縦してもよい。

〔その他の実施の形態〕
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施の形態１では、短距離物体検出センサ１２は、ソナーセンサとされている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、短距離物体検出センサ１２は、ＬｉＤＡＲ１１よりも物体の検出可能距離が短いセンサであれば、ソナーセンサ以外のセンサでもよく、例えば、カメラで撮像した画像を用いて物体の距離を検出するカメラセンサであってよい。

（２）上記の実施の形態１では、目標着岸地点指定部３５及び自動着岸制御部３４が備えられている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、自動着岸制御部３４が備えられておらず、着岸判定部３３は、着岸の可否の判定結果を、報知装置を介してユーザに報知するだけでもよい。

（３）上記の実施の形態１では、ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーを上下方向にスイングし、水平方向にスイングしない場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、ＬｉＤＡＲ１１は、レーザーを水平方向にスイングするように構成されてもよく、全くスイングしないように構成されてもよい。

（４）上記の実施の形態１では、ＬｉＤＡＲ１１及び短距離物体検出センサ１２は、自船舶１３の周囲３６０度に亘って配置されている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、ＬｉＤＡＲ１１及び短距離物体検出センサ１２は、着岸する自船舶の側面が限られている場合（例えば、左舷側面だけ）は、ＬｉＤＡＲ１１及び短距離物体検出センサ１２は、着岸する自船舶の側面側だけ（例えば、左舷側だけ）に設けられてもよい。

（５）上記の実施の形態１では、制御装置３０が、制御部３１から３５等を備えている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、各制御部３１から３５が、複数の制御装置に分散して設けられ、複数の制御装置の間で相互に通信を行うように構成されてもよい。例えば、制御部３１から３３、３５が、１つの制御装置に備えられ、自動着岸制御部３４が、別の制御装置に備えられてもよい。

本開示は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１船舶の着岸支援装置、１１ＬｉＤＡＲ、１２短距離物体検出センサ、１３自船舶、１５着岸対象物、１６障害物、３１着岸対象物検出部、３２障害物検出部、３３着岸判定部、３４自動着岸制御部、３５目標着岸地点指定部

Claims

レーザーを用いて、自船舶の周りに存在する物体の距離を検出するＬｉＤＡＲと、
前記ＬｉＤＡＲよりも物体の検出可能距離が短い短距離物体検出センサと、
前記ＬｉＤＡＲの出力信号に基づいて、前記自船舶が着岸する対象物である着岸対象物を検出する着岸対象物検出部と、
前記短距離物体検出センサの出力信号に基づいて、前記自船舶の周りの障害物を検出する障害物検出部と、
前記着岸対象物の検出結果、及び前記障害物の検出結果に基づいて、前記着岸対象物に着岸が可能か否かを判定し、判定結果を出力する着岸判定部と、
を備え、
前記ＬｉＤＡＲは、複数設けられ、前記ＬｉＤＡＲのそれぞれは、前記自船舶の周囲の互いに異なる水平方向の角度範囲に存在する物体を検出するように配置され、
前記短距離物体検出センサは、複数設けられ、前記短距離物体検出センサのそれぞれは、前記自船舶の周囲の互いに異なる水平方向の角度範囲に存在する物体を検出するように配置され、
前記着岸対象物検出部は、複数の前記ＬｉＤＡＲのそれぞれについて、前記ＬｉＤＡＲの出力信号に基づいて、前記ＬｉＤＡＲに対する座標系であるＬｉＤＡＲ座標系での前記着岸対象物の座標を算出し、前記ＬｉＤＡＲ座標系での前記着岸対象物の座標を、予め設定された座標変換のパラメータを用いて回転及び平行移動を行って、前記自船舶に対する座標系である船舶座標系での前記着岸対象物の座標に変換し、
前記障害物検出部は、複数の前記短距離物体検出センサのそれぞれについて、前記短距離物体検出センサの出力信号に基づいて、前記短距離物体検出センサに対する座標系である短距離センサ座標系での前記障害物の座標を算出し、前記短距離センサ座標系での前記障害物の座標を、予め設定された座標変換のパラメータを用いて回転及び平行移動を行って、前記船舶座標系での前記障害物の座標に変換し、
前記着岸判定部は、前記船舶座標系において、互いに近接する２つの前記着岸対象物の座標を繋いで、前記着岸対象物の境界線を算出し、前記船舶座標系において、前記境界線と前記自船舶との間の領域に前記障害物の座標が有る場合は、着岸が可能でないと判定し、前記障害物の座標が無い場合は、着岸が可能であると判定する船舶の着岸支援装置。
前記着岸判定部は、着岸の可否の判定結果を、報知装置を介してユーザに報知する請求項１に記載の船舶の着岸支援装置。
前記着岸対象物に着岸させるために、船舶を自動操縦する自動着岸制御を行う自動着岸制御部を更に備え、
前記自動着岸制御部は、前記着岸判定部により着岸が可能であると判定されている場合は、前記自動着岸制御を実行し、前記着岸判定部により着岸が可能でないと判定されている場合は、前記自動着岸制御を停止する請求項１又は２に記載の船舶の着岸支援装置。
前記着岸対象物検出部により検出された前記着岸対象物から、実際に着岸する目標着岸地点の指定をユーザから受け付ける目標着岸地点指定部を更に備え、
前記着岸判定部は、前記自船舶と前記目標着岸地点との間に、前記障害物が有るか否かを判定し、前記障害物の有無に応じて、着岸が可能か否かを判定し、
前記自動着岸制御部は、前記自動着岸制御において、前記目標着岸地点に着岸させるために船舶を自動操縦する請求項３に記載の船舶の着岸支援装置。
前記短距離物体検出センサは、物体の距離を検出する機能を有するソナーセンサ又はカメラセンサである請求項１から４のいずれか一項に記載の船舶の着岸支援装置。