JP6942675B2 - 船舶のナビゲーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、船舶のナビゲーションシステムに関し、さらに詳しくは、安全な運航経路を操縦者に遅滞なく認識させることができ、操縦者の負担を軽減できる船舶のナビゲーションシステムに関するものである。

船舶の運航においては、進入禁止エリアを示す浮標（ブイ）などが設けられている場合はあるが、水上に船舶の通行経路や進入禁止エリアの境界線は明確には標示されていない。そのため、従来、自船の周囲の海図や物標が平面視で表示される航行経路図やハザードマップを確認しながら操船を行っている（例えば、特許文献１参照）。それ故、操船作業が煩雑になっていて、通行経路から外れそうになったり、進入禁止エリアに進入しそうになったりすることを操船者が早期に認識することが難しく、改善の余地がある。

陸上を走行する車両の運行においては、工事現場や私有地などの道路標示が整備されていない区域では、車両の通行経路や進入禁止エリアの境界線が明確に標示されていない場合が多い。そのため、運転手は地面におかれたカラーコーン（登録商標）や立て看板などから、通行経路や進入禁止エリアの位置を把握して車両の運転を行っている。それ故、通行経路からはみ出して走行しそうになったり、進入禁止エリアに進入しそうになったりすることを運転手が早期に認識することが難しく、船舶の運航と同様、改善の余地がある。

特開２０１８−４９６３９号公報

本発明の目的は、安全な運航経路を操縦者に遅滞なく認識させることができ、操縦者の負担を軽減できる船舶のナビゲーションシステムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のナビゲーションシステムは、予め設定された所定区域内における船舶の運航を支援するナビゲーションシステムであって、船舶の前方の撮影画像データを取得するカメラ装置と、前記船舶の前方向を示す方位データを取得する方位検出手段と、前記船舶の位置座標データを取得する測位手段と、前記所定区域内における前記船舶の通行経路の境界線の位置座標データおよび前記船舶の進入禁止エリアの境界線の位置座標データを有する境界線設定データが記憶されている記憶手段と、前記船舶の操縦室に設置されたモニタと、前記カメラ装置、前記方位検出手段、前記測位手段、前記記憶手段および前記モニタに通信可能に接続された演算装置とを備えて、前記通行経路の境界線は対向配置されて延在していて、対向配置された前記境界線の間の領域が前記通行経路であり、前記演算装置に逐次入力される前記撮影画像データ、前記方位データおよび前記船舶の位置座標データと、前記記憶手段に記憶されている前記境界線設定データとに基づいて、前記演算装置により前記通行経路および前記進入禁止エリアそれぞれの境界線の前記撮影画像データでの対応する位置を特定する境界線表示データが逐次算出され、その逐次算出された前記境界線表示データに基づいて、対向配置されて延在する前記通行経路の境界線および前記進入禁止エリアの境界線がそれぞれリアルタイムの前記撮影画像データに重ね合わせて前記モニタに表示される構成であり、前記演算装置に通信可能に接続された船舶自動識別装置またはレーダ装置を備え、前記船舶自動識別装置が受信した他船の航行情報データまたはレーダ装置が検出したレーダ検出データと、前記方位データ、前記船舶の位置座標データおよび前記境界線設定データとに基づいて、前記演算装置により前記船舶と前記他船との衝突の可能性の有無が判断され、前記船舶と前記他船との衝突の可能性があると判断された場合には、前記他船の航行情報データまたは前記レーダ検出データと、前記撮影画像データ、前記方位データ、前記船舶の位置座標データおよび前記境界線設定データとに基づいて、前記船舶と前記他船との衝突を回避するための前記船舶の避航経路の位置座標データの前記撮影画像データでの対応する位置を特定する避航経路表示データが算出され、その算出された避航経路表示データに基づいて、前記通行経路とは異なる対向配置されて延在する前記避航経路の境界線がリアルタイムの前記撮影画像データに重ね合わせて前記モニタに表示される構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、移動体の通行経路の境界線と進入禁止エリアの境界線が、移動体の前方を撮影するカメラ装置によって取得したリアルタイムの撮影画像データの対応する位置に重ね合わせて表示される。それ故、水上や陸上に移動体の通行経路や進入禁止エリアの境界線が明確に標示されていない場合にも、操縦者はモニタの表示を見ることで、操縦時の視点で移動体の通行経路の境界線と進入禁止エリアの境界線の位置を正確に認識することが可能となる。これにより、操縦者に安全な運航経路または運行経路を遅滞なく認識させることができ、移動体が通行経路からはみ出して走行することや、進入禁止エリアに進入することをより確実に防ぐことができる。さらに、操縦者はモニタの表示を見るだけで、移動体と通行経路および進入禁止エリアとの位置関係を直感的に把握できるので、操縦者の負担を軽減できる。

本発明に係る実施形態のナビゲーションシステムを平面視で模式的に例示する説明図である。 図１のナビゲーションシステムの構成を模式的に例示する説明図である。 図１のナビゲーションシステムのモニタに表示される画像データを例示する説明図である。 図１のナビゲーションシステムのモニタに表示される別の画像データを例示する説明図である。 図１のナビゲーションシステムのモニタに表示されるさらに別の画像データを例示する説明図である。 本発明に係る別の実施形態のナビゲーションシステムを平面視で模式的に例示する説明図である。 図６のナビゲーションシステムのモニタに表示される画像データを例示する説明図である。

以下、本発明の船舶または車両のナビゲーションシステムを図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明のナビゲーションシステムは、予め設定された所定区域内における船舶または車両からなる移動体の操縦者による運航または運行を支援する。図１〜５に例示する実施形態では移動体２０として、船舶２０ａに適用したナビゲーションシステム１（以下、システム１という）を例示している。以後、操縦者は船舶２０ａの場合は操船者、車両２０ｂの場合は運転手である。操縦室２１は、船舶２０ａの場合は操舵室、車両２０ｂの場合は運転席である。

図１および図２に示すように、このシステム１は、船舶２０ａの前方の撮影画像データ３０を取得するカメラ装置２と、船舶２０ａの前方向を示す方位データを取得する方位検出手段３と、船舶２０ａの位置座標データを取得する測位手段４と、電子データを記憶可能な記憶手段５と、データ処理を行う演算装置６と、船舶２０ａの操縦室２１に設置されたモニタ７とを備えている。この実施形態のシステム１は、さらに、入力手段８、船舶自動識別装置９、レーダ装置１０、警告手段１１および管理サーバ１２を備えている。

図１に示すように、モニタ７は船舶２０ａの操縦者が操縦時に目視できる位置に配置される。この実施形態では、操縦室２１にカメラ装置２、方位検出手段３、測位手段４、記憶手段５、演算装置６、モニタ７、入力手段８、船舶自動識別装置９、レーダ装置１０、および警告手段１１を配置しているが、モニタ７以外は操縦室２１の外に配置することもできる。管理サーバ１２は、船舶２０ａの外部に設けられている。

図２に示すように、カメラ装置２、方位検出手段３、測位手段４、記憶手段５、モニタ７、入力手段８、船舶自動識別装置９、レーダ装置１０および警告手段１１はそれぞれ演算装置６に無線または有線によって通信可能に接続されている。演算装置６は管理サーバ１２にインターネット回線を介して通信可能に接続されている。

カメラ装置２には例えば、動画を撮影可能なデジタルカメラ等が使用される。カメラ装置２として、暗所でも撮影可能な低照度カメラ（高感度カメラ）や赤外線暗視カメラ等を採用することもできる。低照度カメラは、暗所においても撮影可能なワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）等の画像処理機能を塔載し、周辺領域の照度が０．００５Ｌｕｘ程度の低照度においても撮影可能である。カメラ装置２による撮影範囲（ズーム率および上下左右の広角範囲）は記憶手段５に入力、記憶されている。

方位検出手段３としては、ジャイロコンパスや磁気コンパスなどが例示できる。測位手段４としては、全地球測位システムから位置座標データを取得するＧＮＳＳ受信装置などが例示できる。方位検出手段３および測位手段４は、同じ装置（例えば、ＧＮＳＳ方位計など）で構成することもできる。

記憶手段５としては、不揮発性メモリやハードディスクなどが例示できる。記憶手段５には、所定区域内における船舶２０ａの通行経路ＴＣの境界線ＴＬの位置座標データおよび船舶２０ａの進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬの位置座標データを有する境界線設定データが記憶されている。この実施形態の境界線設定データには、さらに、所定区域内における船舶２０ａの警戒エリアＣＡの境界線ＣＬの位置座標データと、船舶２０ａの目標停止エリア（目的地）ＳＡの境界線ＳＬの位置座標データと、物標（航路標識や陸上物標）４２の位置座標データおよびその物標情報データが含まれている。上述の種々の位置座標データは平面視の二次元データでよい。

演算装置６としては、コンピュータ等を例示できる。モニタ７には、演算装置６から出力された画像データや文字データが表示される。入力手段８は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネルなどで構成される。この実施形態では、モニタ７および入力手段８として、表示機能と入力機能を兼ね備えたタッチパネル式のモニタ７、８を採用している。

船舶自動識別装置（ＡＩＳ送受信機）９は、船舶どうしが航行情報を相互に交換する装置である。航行情報としては、船名や位置情報、針路、船首方位、速度などが例示できる。レーダ装置１０は、船舶２０ａの周辺水域に存在する他船４０ａや浮遊体、障害物などの船舶２０ａに対する方向および離間距離を検出する。

警告手段１１は、船舶２０ａの操縦者や乗組員に対して警告を発する。警告手段１１としては、警報器や警告灯、携帯用端末（腕時計や携帯電話等）などが例示できる。この実施形態では、警告手段１１として、操縦室２１に警報器と警告灯が設置されている。操縦室２１の外で作業する乗組員は、警告手段１１として、振動機能と文字表示機能を有する携帯用端末を携帯している。

管理サーバ１２には、船舶２０ａの運航管理（車両の場合は運行管理）を行う管理部１３の端末などがアクセスできる。管理部１３の端末から管理サーバ１２および演算装置６を介して、記憶手段５への境界線設定データの入力や、記憶手段５に記憶されている境界線設定データの更新、編集を行える構成になっている。

次に、このシステム１による船舶２０ａのナビゲーション方法を説明する。

船舶２０ａを運航する前に、予め設定した所定区域内における船舶２０ａの境界線設定データを作成し、記憶手段５に記憶させておく。船舶２０ａを運航する区域が、土木工事が行われる施工水域などのように、船舶２０ａの通行経路ＴＣや進入禁止エリアＰＡなどの位置が時間帯によって変化する区域を含んでいる場合には、所定時刻毎の境界線設定データを作成し、その作成した複数の境界線設定データを記憶手段５に記憶させておく。

境界線設定データは、管理部１３の端末から管理サーバ１２および演算装置６を介して記憶手段５に入力することもできる。船舶２０ａの運行中に、管理部１３の端末を操作して、境界線設定データに設定されている通行経路ＴＣや進入禁止エリアＰＡ、警戒エリアＣＡ、目標停止エリアＳＡなどの位置座標データの変更や修正を行うこともできる。

所定区域内で船舶２０ａを運航するときには、カメラ装置２によって船舶２０ａの前方の撮影画像データ３０が逐次取得され、方位検出手段３により船舶２０ａの前方向を示す方位データが逐次取得され、測位手段４によって船舶２０ａの位置座標データが逐次取得され、それぞれのデータが演算装置６に逐次入力される。

そして、演算装置６に逐次入力される撮影画像データ３０、方位データおよび船舶２０ａの位置座標データと、記憶手段５に記憶されている境界線設定データとに基づいて、演算装置６により通行経路ＴＣの境界線ＴＬおよび進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬの撮影画像データ３０での対応する位置を特定する境界線表示データが逐次算出される。記憶手段５に所定時刻毎の複数の境界線設定データが記憶されている場合には、演算装置６により、カメラ装置２による撮影画像データ取得時刻に対応する境界線設定データが抽出されて、境界線表示データの算出に使用される。

そして、図３〜５に例示するように、演算装置６によって逐次算出された境界線表示データに基づいて、通行経路ＴＣの境界線ＴＬおよび進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬがカメラ装置２で取得されるリアルタイムの撮影画像データ３０に重ね合わせてモニタ７に表示される。

この実施形態のように、境界線設定データに、警戒エリアＣＡの境界線ＣＬの位置座標データと、目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬの位置座標データと、所定区域内における物標４２の位置座標データおよびその物標情報データとが含まれている場合には、通行経路ＴＣおよび進入禁止エリアＰＡと同様に、演算装置６により警戒エリアＣＡの境界線ＣＬと、目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬと、物標４２のそれぞれの撮影画像データ３０での対応する位置を特定する境界線表示データが逐次算出され、警戒エリアＣＡの境界線ＣＬと、目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬと、物標４２の物標情報３５とが、リアルタイムの撮影画像データ３０の対応する位置に重ね合わせてモニタ７に表示される。

船舶２０ａにおけるカメラ装置２の配置および向きは既知なので、逐次取得される上記の方位データおよび船舶２０ａの位置座標データに基づいて、カメラ装置２の位置座標は把握できる。そして、カメラ装置２の撮影範囲は既知なので撮影画像データ３０（このデータ３０の座標系）において、記憶手段５に記憶されている種々のデータ（境界線ＴＬ、ＰＬ、ＣＬ、ＳＬなど）の位置を特定して表示することができる。

図３は平常時に表示される画像データ、図４は船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性があるときに表示される画像データ、図５は船舶２０ａが目標停止エリアＳＡの近くに位置するときに表示される画像データを例示している。図３〜５では、通行経路ＴＣの境界線ＴＬを実線、進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬを二点鎖線、警戒エリアＣＡの境界線ＣＬを一点鎖線、目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬを破線で示している。

通行経路ＴＣは船舶２０ａの左右に表示されている２本の境界線ＴＬの間の領域であり、進入禁止エリアＰＡは境界線ＰＬで囲われたシングルハッチングで示された領域である。警戒エリアＣＡの境界線ＣＬは、通行経路ＴＣの境界線ＴＬの外側に設定され、境界線ＣＬと境界線ＰＬの間の領域が警戒エリアＣＡとして設定されている。目標停止エリアＳＡは、図５の境界線ＳＬで囲われたクロスハッチングで示された領域である。

境界線ＴＬや境界線ＰＬ、境界線ＣＬ、境界線ＳＬのそれぞれの表示形式（線の太さや色、透明度など）は特に限定されず適宜決定できる。また、進入禁止エリアＰＡや目標停止エリアＳＡなどを、背景とは異なる色をつけて表示することもできる。この実施形態では、船舶２０ａの船首部分がモニタ７に映る構成にしているが、船舶２０ａが映らない構成にすることもできる。

この実施形態では、さらに、演算装置６に逐次入力される撮影画像データ３０、方位データおよび船舶２０ａの位置座標データと、境界線設定データに含まれている通行経路ＴＣの境界線ＴＬおよび目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬの位置座標データとに基づいて、演算装置６により船舶２０ａの現在位置から目標停止エリアＳＡに向かうための船舶２０ａの進路方向の撮影画像データ３０での対応する位置を特定する進路方向表示データが逐次算出される。そして、図３に示すように、その逐次算出された進路方向表示データに基づいて、船舶２０ａの進路方向３１がリアルタイムの撮影画像データ３０に重ね合わせてモニタ７に表示される構成になっている。この実施形態では、移動体２０の進路方向３１を矢印で表示しているが、矢印とは異なる表示形式にすることもできる。

モニタ７にはさらに、境界線設定データを平面視で示す平面経路図３２が表示され、その平面経路図３２に船舶２０ａの現在位置とその周辺の通行経路ＴＣの境界線ＴＬや進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬなどが表示される構成になっている。モニタ７には、方位データに基づいて船舶２０ａの前方向の方位情報３３も表示されるようになっている。

この実施形態では、船舶２０ａに搭載された船舶自動識別装置９が他船４０ａの航行情報データを受信した場合には、その航行情報データが演算装置６に逐次入力される。そして、演算装置６により、逐次入力される撮影画像データ３０、方位データ、船舶２０ａの位置座標データおよび他船４０ａの航行情報データに基づいて、他船４０ａの撮影画像データ３０での対応する位置を特定する他船情報表示データが算出される。

そして、その算出された他船情報表示データに基づいて、リアルタイムの撮影画像データ３０の他船４０ａが映っている位置の近くに他船４０ａの航行情報３４ａが重ね合わせてモニタ７に表示される構成になっている。モニタ７に表示される航行情報３４ａとしては、他船４０ａの名称や、進路方向、速度などが例示できる。平面経路図３２にも、他船４０ａの現在位置と他船４０ａの進路方向が表示される構成になっている。

さらに、船舶自動識別装置９が他船４０ａの航行情報データを受信した場合には、船舶自動識別装置９が受信した他船４０ａの航行情報データ、方位データ、船舶２０ａの位置座標データおよび境界線設定データに基づいて、演算装置６により、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性の有無が判断される。即ち、船舶２０ａと他船４０ａとがそれぞれ現在の条件でそのまま時間が経過した場合に、互いの位置座標が相手と干渉し得る範囲にあると推定されると衝突の可能性が有ると判断される。

そして、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性があると判断された場合には、他船４０ａの航行情報データ、撮影画像データ３０、方位データ、船舶２０ａの位置座標データおよび境界線設定データに基づいて、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突を回避するための船舶２０ａの避航経路の位置座標データの撮影画像データ３０での対応する位置を特定する避航経路表示データが算出される。そして、図４に示すように、その算出された避航経路表示データに基づいて、船舶２０ａの避航経路ＡＣがリアルタイムの撮影画像データ３０に重ね合わせて表示される構成になっている。避航経路ＡＣとしては、進入禁止エリアＰＡを避けた経路が算出される。

避航経路ＡＣが表示される場合には、船舶２０ａの平常時の通行経路ＴＣの境界線ＴＬと警戒エリアＣＡの境界線ＣＬが一時的に避航経路ＡＣの境界線ＡＬとその境界線ＡＬの外側に設定された避航時の警戒エリアＣＡの境界線ＣＬに変更されて表示されるとともに、船舶２０ａの避航時の進路方向３１ａと、避航経路ＡＣに進路変更を促す文字情報とがモニタ７に表示される構成になっている。

船舶２０ａが避航経路ＡＣを進み、演算装置６により船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性がなくなったと判断されると、演算装置６により平常時の通行経路ＴＣに合流する避航経路ＡＣが算出されて、その避航経路ＡＣがモニタ７に表示される。そして、船舶２０ａが避航経路ＡＣから平常時の通行経路ＴＣに合流すると、避航経路ＡＣに関連する表示が消えて、平常時の通行経路ＴＣの境界線ＴＬと警戒エリアＣＡの境界線ＣＬがモニタ７に表示された状態に戻る。

この実施形態では、さらに、レーダ装置１０によって船舶自動識別装置９を搭載していない小型の他船４０ａや、サイズが一定以上の浮遊体や障害物などが検出された場合には、その検出対象物（他船４０ａや浮遊体、障害物など）４１のレーダ検出データが演算装置６に逐次入力される。そして、演算装置６により、逐次入力される撮影画像データ３０、方位データおよび船舶２０ａの位置座標データと、レーダ装置１０から入力されるレーダ検出データとに基づいて、その検出対象物４１の撮影画像データ３０での対応する位置を特定するレーダ検出表示データが算出される。そして、その算出されたレーダ検出表示データに基づいて、検出対象物４１をより視認し易くするマーカー３７がリアルタイムの撮影画像データ３０の検出対象物４１が映っている位置に重ね合わせてモニタ７に表示される構成になっている。

さらに、レーダ装置１０が小型の他船４０ａを検出した場合には、航行情報データの代わりにレーダ検出データが利用されて、船舶自動識別装置９の場合と同様に、演算装置６により、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性の有無が判断され、移動体２０と他船４０ａとの衝突の可能性があると判断された場合には避航経路表示データが算出され、その避航経路表示データに基づいて、避航経路ＡＣがリアルタイムの撮影画像データ３０に重ね合わせてモニタ７に表示される構成になっている。

また、演算装置６により船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性があると判断された場合には、演算装置６による制御により、警告手段１１から船舶２０ａが他船４０ａと衝突する可能性があることを伝える警告が発せられる。具体的には、警報器から警告音または警告音メッセージが発せられ、警告灯が点灯または点滅する。さらに、乗組員が装着している携帯用端末が振動し、船舶２０ａが他船４０ａと衝突する可能性があることを伝える文字情報が携帯用端末の画面に表示される。演算装置６により、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性がなくなったと判断された場合には、警告手段１１による警告は停止する。

この実施形態では、さらに、演算装置６により、船舶２０ａの位置座標データと境界線設定データとに基づいて、警戒エリアＣＡ内または進入禁止エリアＰＡ内に船舶２０ａが位置しているか否かが逐次判断され、船舶２０ａが警戒エリアＣＡ内または進入禁止エリアＰＡ内に位置していると判断された場合には、警告手段１１により警告を発する構成になっている。

具体的には、船舶２０ａが境界線ＣＬを越えて警戒エリアＣＡ内に位置していると判断された場合には、演算装置６による制御により、警報器から警告音または警告音メッセージが発生し、警告灯が点灯または点滅する。そして、モニタ７に、船舶２０ａが通行経路ＴＣから外れていることを操縦者に警告する文字情報が表示されるとともに、船舶２０ａを通行経路ＴＣに戻すための進路方向３１が表示される。

船舶２０ａがさらに境界線ＰＬを越えて進入禁止エリアＰＡ内に位置していると判断された場合には、演算装置６による制御により、警報器から警戒エリアＣＡの場合とは異なる警告音または警告音メッセージが発生し、警告灯の点灯の色や点滅の速さなどが変化する。船舶２０ａが通行経路ＴＣに戻り、演算装置６により船舶２０ａが通行経路ＴＣに位置すると判断されると、警告手段１１による警告は停止する。

図５に例示するように、船舶２０ａが目標停止エリアＳＡの近くに位置するときには、モニタ７に船舶２０ａの目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬが表示される。さらに、船舶２０ａの現在位置から目標停止エリアＳＡまでの離間距離３６が表示される構成になっている。

このシステム１では、操縦者に対するメッセージデータを管理部１３の端末から管理サーバ１２を介して演算装置６に入力することができ、演算装置６にメッセージデータが入力されると、モニタ７にそのメッセージデータが表示される構成になっている。また、入力手段８により、平面経路図３２や他船４０ａの航行情報などのサイズ変更や表示の有無の切り替えなどを行えるようになっている。

演算装置６に出入力される各種データは、管理サーバ１２または記憶手段５に随時記録される構成になっている。記録された各種データは、操縦者を教育する際の教材や災害発生時の検証データなどとして利用できるようになっている。

このように、本発明によれば、船舶２０ａの通行経路ＴＣの境界線ＴＬと進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬが、船舶２０ａの前方を撮影するカメラ装置２によって取得したリアルタイムの撮影画像データ３０の対応する位置に重ね合わせて表示される。それ故、水上に船舶２０ａの通行経路ＴＣの境界線ＴＬや進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬが明確に標示されていない場合にも、操縦者はモニタ７の表示を見ることで、操縦時の視点で船舶２０ａの通行経路ＴＣの境界線ＴＬと進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬの位置を正確に認識することが可能となる。これにより、操縦者に安全な運航経路を遅滞なく認識させることができ、操縦者が通行経路ＴＣからはみ出して走行することや、進入禁止エリアＰＡに進入することをより確実に防ぐことができる。さらに、操縦者はモニタ７の表示を見るだけで、船舶２０ａと通行経路ＴＣおよび進入禁止エリアＰＡとの位置関係を直感的に把握できるので、操縦者の負担を軽減できる。

特に、施工水域では、潜水士による潜水作業が行われているエリアや他船４０ａが停泊するエリアなどの位置を正確に把握することは従来難しかったが、このシステム１では、そのようなエリアを進入禁止エリアＰＡとしてモニタ７に表示させることができるので非常に有用である。また、このシステム１では、夜間や霧などの視界が悪い状況においても、モニタ７に通行経路ＴＣの境界線ＴＬと進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬの位置が操縦時の視点で表示されるので、船舶２０ａを安全に運行させることができる。カメラ装置２として、低照度カメラや赤外線暗視カメラを採用すると、暗所においても船舶２０ａの周辺状況をモニタ７に鮮明に表示できるので、夜間の操縦者の負担を軽減するにはより有利になる。

進路方向３１や、警戒エリアＣＡの境界線ＣＬ、目標停止エリアＳＡの境界線ＳＬ、目標停止エリアＳＡまでの離間距離３６をモニタ７に表示させることは必須ではないが、これらをモニタ７に表示すると、操縦者が船舶２０ａの操縦をより直感的に行い易くなり、操縦者の負担をより軽減できる。また、平面経路図３２や、他船４０ａの航行情報３４ａ、物標情報３５、マーカー３７をモニタ７に表示させることは必須ではないが、これらをモニタ７に表示すると、操縦者に船舶２０ａの周囲の状況をより確実に遅滞なく認識させることができるので、船舶２０ａを安全に運航させるには有利になる。

施工水域などでは、時間帯によって船舶２０ａが通行可能な通行経路ＴＣや進入禁止エリアＰＡが変化する場合がある。そこで、記憶手段５に所定時刻毎の境界線設定データが記憶されている構成にするとよい。そして、演算装置６により、カメラ装置２による撮影画像データ取得時刻に対応する境界線設定データが抽出されて、境界線表示データの算出に使用される構成にする。これにより、施工水域などを運航する船舶２０ａのシステム１として非常に有用になる。

この実施形態のように、船舶２０ａが警戒エリアＣＡ内または進入禁止エリアＰＡ内に位置していると判断された場合に、警告手段１１により警告を発する構成にすると、船舶２０ａの操縦者に通行経路ＴＣから外れて走行していることや、進入禁止エリアＰＡに進入していることをより確実に遅滞なく認識させることができる。それ故、操縦者の誤った操縦を抑制するにはより有利になる。

このシステム１は、船舶自動識別装置９またはレーダ装置１０を備えている構成にするとよい。そして、演算装置６により、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突の可能性があると判断された場合に、避航経路ＡＣがリアルタイムの撮影画像データ３０に重ね合わせてモニタ７に表示される構成にする。これにより、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突を回避するのに適切な避航経路ＡＣを操縦者に早期に認識させることができるので、船舶２０ａと他船４０ａとの衝突を回避するにはより有利になる。

このシステム１では、水底深さを示す等深線の位置座標データを境界線設定データに含めて、等深線がリアルタイムの撮影画像データ３０の対応する位置に重ね合わせてモニタ７に表示される構成にすることもできる。等深線の位置座標データは、事前に音響測深機や水中スキャナーなどで水底深さを実測して作成することもできるし、海図などのデータを利用することもできる。また、モニタ７に船舶２０ａの吃水を表示させることもできる。モニタに等深線と船舶２０ａの吃水を表示させると、操縦者が、船舶２０ａが座礁する可能性のあるエリアをより正確に把握できるので、船舶２０ａの座礁を回避するにはより有利になる。

船舶２０ａの動揺を検知する動揺センサを備えて、演算装置６により境界線表示データを算出する際に、動揺センサの動揺データに基づいて境界線表示データの補正を行う構成にすることもできる。この構成にすると、船舶２０ａの動揺が大きい場合にも、リアルタイムの撮影画像データ３０と境界線ＴＬ、ＣＬ、ＳＬ、ＡＬの位置をより精度よく合わせることができる。換言すると、この動揺データを使用せずに船舶２０ａが動揺れしていないと仮定してシステム１を構成すると、演算処理の負担が大幅に軽減するので、演算装置６として汎用スペック品を用いることができる。

このシステム１に、船舶２０ａの左右方向や後方の撮影画像データ３０を取得するカメラ装置２を備えることもできる。そして、船舶２０ａの前方の撮影画像データ３０をモニタ７に表示する場合と同様に、船舶２０ａの後方や左右方向のリアルタイムの撮影画像データ３０に境界線ＴＬ、ＣＬ、ＳＬ、ＡＬや、他船４０ａの航行情報３４ａなどが重ね合わせてモニタ７に表示される構成にする。この構成にすると、操縦者が船舶２０ａの左右方向や後方の状況をモニタ７で確認できるので、船舶２０ａを安全に運航させるにはより有利になる。

カメラ装置２に撮影方向を変更する旋回機構を設けることもできる。そして、演算装置６により、逐次入力される撮影画像データ３０、方位データ、移動体２０の位置座標データおよび旋回機構の旋回方向データと、記憶手段５に記憶されている境界線設定データとに基づいて、境界線表示データが逐次算出される構成にする。この構成にすると、カメラ装置２を旋回させる場合にも、その旋回させた方向のリアルタイムの撮影画像データ３０の対応する位置に境界線ＴＬ、ＣＬ、ＳＬ、ＡＬを重ね合わせてモニタ７に表示させることが可能となる。

図６および図７に車両２０ｂに適用したシステム１の実施形態を示す。

この実施形態においても、システム１を構成するカメラ装置２、方位検出手段３、測位手段４、記憶手段５、演算装置６、モニタ７、入力手段８、警告手段１１および管理サーバ１２は、図１〜５に示した実施形態と同じである。図６に示すように、この実施形態では、車両２０ｂの操縦室２１に、カメラ装置２、方位検出手段３、測位手段４、記憶手段５、演算装置６、モニタ７、入力手段８および警告手段１１を配置している。

図６に例示するように、先に示した実施形態と同様の方法で、カメラ装置２で取得するリアルタイムの撮影画像データ３０の対応する位置に、境界線ＴＬ、ＣＬ、ＳＬ、ＡＬや平面経路図３２が重ね合わせてモニタ７に表示される。

この実施形態では、船舶自動識別装置９およびレーダ装置１０に代えて、車両どうしの運行情報を相互に交換する無線装置１４を備えている。例えば、工事現場などでは、施工区域を走行するそれぞれの車両（工事用車両や建設機械等）に無線装置１４を搭載することで、車両どうしで各々の運行情報を相互に交換することが可能となる。無線装置１４で受信した他車４０ｂの運行情報は、撮影画像データ３０の他車４０ｂが映っている位置の近くに表示される構成になっている。モニタ７に表示する他車４０ｂの運行情報３４ｂとしては、車番や位置情報、進行方向、速度などが例示できる。

この実施形態でも先に示した実施形態と同じ作用効果を奏することができる。即ち、工事現場や私有地などの道路標示が整備されていない区域では、車両２０ｂの通行経路ＴＣの境界線ＴＬや進入禁止エリアＰＡの境界線ＰＬが明確に標示されていない場合が多いが、このシステム１を採用することで、車両２０ｂの運転手に安全な運行経路を遅滞なく認識させることができ、運転手の負担を軽減できる。

１ ナビゲーションシステム
２ カメラ装置
３ 方位検出手段
４ 測位手段
５ 記憶手段
６ 演算装置
７ モニタ
８ 入力手段
９ 船舶自動識別装置
１０ レーダ装置
１１ 警告手段
１２ 管理サーバ
１３ 管理部
１４ 無線装置
２０ 移動体
２０ａ 船舶
２０ｂ 車両
２１ 操縦室
３０ 撮影画像データ
３１ 進路方向
３１ａ 避航時の進路方向
３２ 平面経路図
３３ 方位情報
３４ａ 他船の航行情報
３４ｂ 他車の運行情報
３５ 物標情報
３６ 目標停止エリアまでの離間距離
３７ マーカー
４０ａ 他船
４０ｂ 他車
４１ 検出対象物
４２ 物標
ＴＣ 通行経路
ＴＬ 通行経路の境界線
ＰＡ 進入禁止エリア
ＰＬ 進入禁止エリアの境界線
ＣＡ 警戒エリア
ＣＬ 警戒エリアの境界線
ＳＡ 目標停止エリア
ＳＬ 目標停止エリアの境界線
ＡＣ 避航経路
ＡＬ 避航経路の境界線

Claims (3)

1. 予め設定された所定区域内における船舶の運航を支援するナビゲーションシステムであって、
   船舶の前方の撮影画像データを取得するカメラ装置と、前記船舶の前方向を示す方位データを取得する方位検出手段と、前記船舶の位置座標データを取得する測位手段と、前記所定区域内における前記船舶の通行経路の境界線の位置座標データおよび前記船舶の進入禁止エリアの境界線の位置座標データを有する境界線設定データが記憶されている記憶手段と、前記船舶の操縦室に設置されたモニタと、前記カメラ装置、前記方位検出手段、前記測位手段、前記記憶手段および前記モニタに通信可能に接続された演算装置とを備えて、前記通行経路の境界線は対向配置されて延在していて、対向配置された前記境界線の間の領域が前記通行経路であり、
   前記演算装置に逐次入力される前記撮影画像データ、前記方位データおよび前記船舶の位置座標データと、前記記憶手段に記憶されている前記境界線設定データとに基づいて、前記演算装置により前記通行経路および前記進入禁止エリアそれぞれの境界線の前記撮影画像データでの対応する位置を特定する境界線表示データが逐次算出され、その逐次算出された前記境界線表示データに基づいて、対向配置されて延在する前記通行経路の境界線および前記進入禁止エリアの境界線がそれぞれリアルタイムの前記撮影画像データに重ね合わせて前記モニタに表示される構成であり、
   前記演算装置に通信可能に接続された船舶自動識別装置またはレーダ装置を備え、前記船舶自動識別装置が受信した他船の航行情報データまたはレーダ装置が検出したレーダ検出データと、前記方位データ、前記船舶の位置座標データおよび前記境界線設定データとに基づいて、前記演算装置により前記船舶と前記他船との衝突の可能性の有無が判断され、前記船舶と前記他船との衝突の可能性があると判断された場合には、前記他船の航行情報データまたは前記レーダ検出データと、前記撮影画像データ、前記方位データ、前記船舶の位置座標データおよび前記境界線設定データとに基づいて、前記船舶と前記他船との衝突を回避するための前記船舶の避航経路の位置座標データの前記撮影画像データでの対応する位置を特定する避航経路表示データが算出され、その算出された避航経路表示データに基づいて、前記通行経路とは異なる対向配置されて延在する前記避航経路の境界線がリアルタイムの前記撮影画像データに重ね合わせて前記モニタに表示される構成にしたことを特徴とするナビゲーションシステム。
2. 前記記憶手段に所定時刻毎の前記境界線設定データが記憶されていて、前記演算装置により、前記カメラ装置による撮影画像データ取得時刻に対応する前記境界線設定データが抽出されて、前記境界線表示データの算出に使用される構成にした請求項１に記載のナビゲーションシステム。
3. 前記船舶に配置された警告手段を備え、前記境界線設定データに前記所定区域内における前記船舶の警戒エリアの境界線の位置座標データが含まれていて、前記演算装置により、前記船舶の位置座標データと前記境界線設定データとに基づいて、前記警戒エリア内または前記進入禁止エリア内に前記船舶が位置しているか否かが逐次判断され、前記船舶が前記警戒エリア内または前記進入禁止エリア内に位置していると判断された場合には、前記警告手段により警告を発する構成にした請求項１または２に記載のナビゲーションシステム。

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