JP7083049B1 - 接舷支援システムおよび接舷支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の海上構造物への接舷を容易にする制御を提供する接舷支援システムを提供する。【解決手段】接舷支援システムは、船舶の位置および方位を示す第１情報と、前記船舶と対象物との位置関係を示す第２情報と、を取得する取得部と、前記船舶の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記取得部で取得される第１情報および第２情報と、海上構造物からの信号の受信もしくは事前に登録される海上構造物の位置情報と、に基づいて、前記海上構造物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記海上構造物への接近時に、接舷位置の方向へ船首方位を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、接舷支援システムおよび接舷支援方法に関する。

洋上風車や大型船舶などの海上構造物へ船舶を航行させることがある。港湾などの陸への着岸と比較すると、海上構造物への接舷には熟練した運転技術が必要とされる。特許文献１には、船舶の位置情報などに基づいて、船舶を港湾付近まで航行させ、光学センサを用いて着岸位置の周囲の物体との距離を計測しながら、船舶を着岸させる制御が開示されている。

特開２０２０－５９４０３号公報

海上構造物又はその近傍に設定された目標地点への接舷を容易にする技術が求められている。

本開示は、上記課題を解決することができる接舷支援システム、接舷支援方法を提供する。

本開示の接舷支援システムは、船舶の位置および方位を示す第１情報と、前記船舶と所定の目標物との位置関係を示す第２情報と、を取得する取得部と、前記船舶の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記取得部で取得される第１情報および第２情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記目標物と所定の位置関係にある海上に設けられた接舷位置に、前記船舶の船首方位を所定の方向に制御しつつ前記船舶を接舷する自動接舷制御を行うにあたって、前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離以下となると、前記船舶の速度を所定の第１速度に制御するとともに、前記取得部で取得される第１情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離よりも短い距離である所定の第２距離以下となると、前記船舶の速度を前記第１速度よりも低速な所定の第２速度に制御しつつ、前記自動接舷制御を行う。

本開示の接舷支援方法では、船舶の位置および方位を示す第１情報と、前記船舶と所定の目標物との位置関係を示す第２情報と、を取得し、取得される前記第１情報および前記第２情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記目標物と所定の位置関係にある海上に設けられた接舷位置に、前記船舶の船首方位を所定の方向に制御しつつ前記船舶を接舷する自動接舷制御を行うにあたって、前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離以下となると、前記船舶の速度を所定の第１速度に制御するとともに、取得される前記第１情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離よりも短い距離である所定の第２距離以下となると、前記船舶の速度を前記第１速度よりも低速な所定の第２速度に制御しつつ、前記自動接舷制御を行う。

本開示の接舷支援システムおよび接舷支援方法によれば、船舶の海上構造物又はその近傍に設定された目標地点への接舷を容易にすることができる。

実施形態に係る接舷支援システムの一例を示す図である。 実施形態に係る接舷支援方法について説明する第１の図である。 実施形態に係る接舷支援方法について説明する第２の図である。 実施形態に係る接舷支援方法について説明する第３の図である。 実施形態に係る接舷支援方法について説明する第４の図である。 実施形態に係る接舷支援システムの動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る接舷支援システムのハードウェア構成の一例を示す図である。

＜実施形態＞
以下、実施形態に係る接舷支援システムについて、図１～図７を参照しながら詳しく説明する。
（構成）
図１は、実施形態に係る接舷支援システムの一例を示すブロック図である。
接舷支援システム１００は、船舶１と、海上構造物２０とを含む。海上構造物２０とは、例えば、洋上風車やＦＰＳＯ（floating production, storage and offloading、浮体式生産貯蔵積出設備）などの浮体式設備、大型船舶などである。海上構造物２０には、出入口２１が設けられている。出入口２１は、例えば、人員の乗降口または物品の運搬に用いる搬入搬出口である。出入口２１の近く（例えば、数メートル手前）には、船舶１の接舷目標位置である目標地点３０が設定されている。目標地点３０は、出入口２１と同じ位置であってもよい。例えば、図１の海上構造物２０は、洋上風車の設備であって、海上構造物２０の直径は５～６ｍ程度、出入口２１の幅は１～１．５ｍ程度である。

船舶１は、例えば、ウォータージェット船、プロペラ船、電気推進船、ハイブリッド船等である。船舶１は、船舶１の位置を計測する測位センサ２と、方位を計測する方位センサ３と、船舶１と対象物との位置関係を検出する接舷用センサ４と、推進装置５と、制御装置１０と、を備える。測位センサ２は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システムによって測位された船舶１の位置情報を受信する受信機である。方位センサ３は、例えば、コンパス又はジャイロである。接舷用センサ４は、例えば、レーダ、レーザ、カメラ、ソナー等の何れか又は複数である。接舷用センサ４は、船体の揺れの影響を緩和するためにジンバル装置によって支持されていてもよい。推進装置５は、プロペラ、ウォータージェット、スラスタ、舵、ポッド推進器、それらを駆動する内燃機関などの主機、モータ等を含む電気推進システムなどである。さらに推進装置５には、バウスラスタ（推進装置５Ｃ）などの補助推進装置が含まれる。図１の推進装置５Ａ～５Ｃは、推進装置５の一例である。

制御装置１０は、目標位置情報取得部１１と、センサ情報取得部１２と、操作受付部１３と、制御部１４と、接舷制御部１４１と、位置関係解析部１４２と、記憶部１５と、出力部１６と、を備える。
目標位置情報取得部１１は、目標地点３０および海上構造物２０の位置情報を取得する。例えば、目標地点３０の位置が予め分かっている場合、目標位置情報取得部１１は、その位置の緯度、経度を取得する。また、操船中の船舶など、海上構造物２０が移動する場合、目標位置情報取得部１１は、海上構造物２０によって送信された海上構造物２０の緯度、経度を取得する。

センサ情報取得部１２は、測位センサ２、方位センサ３、接舷用センサ４が計測した情報を取得する。
操作受付部１３は、運転員の操作を受け付ける。例えば、運転員が、制御装置１０に対して、自動接舷制御の実行を指示する操作を行うと、操作受付部１３は、この指示操作を受け付ける。

制御部１４は、推進装置５を制御して、船舶１の移動を制御する。例えば、推進装置５がウォータージェットの場合、制御部１４は、左舷の推進装置５Ａと右舷の推進装置５Ｂに後方（矢印６ａの方向）へジェット噴流を出力させて船舶１を前進させる。また、制御部１４は、推進装置５Ａ、５Ｂに前方（矢印６ｄの方向）へジェット噴流を出力させ、船舶１を後進させる。また、制御部１４は、推進装置５Ａには斜め右前方（矢印６ｅの方向）へ、推進装置５Ｂには斜め右後方（矢印６ｃの方向）へジェット噴流を出力させ、船舶１を右方向へ移動させる。制御部１４は、推進装置５Ａには斜め左後方（矢印６ｂの方向）へ、推進装置５Ｂには斜め左前方（矢印６ｆの方向）へジェット噴流を出力させ、船舶１を左方向へ移動させる。また、その場で右回頭する場合、制御部１４は、推進装置５Ａには斜め左後方（矢印６ｂの方向）へ、推進装置５Ｂには斜め左前方（矢印６ｆの方向）へジェット噴流を出力させ、その場で左回頭する場合には、推進装置５Ａには斜め右前方（矢印６ｅの方向）へ、推進装置５Ｂには斜め右後方（矢印６ｃの方向）へジェット噴流を出力させる。また、船舶１がバウスラスタ（推進装置５Ｃ）を備える場合、例えば、船舶１を左側へ移動させる場合には、制御部１４は、推進装置５Ａ，５Ｂの上記の制御に加え、推進装置５Ｃを左回頭制御し、右側へ移動させる場合には、推進装置５Ａ，５Ｂの上記の制御に加え、推進装置５Ｃを右回頭制御する。推進装置５がプロペラやスラスタの場合にも、制御部１４は、プロペラやスラスタの回転数および舵を制御することにより、船舶１の移動を制御する。

また、制御部１４は、船舶１を自動運転する機能を有している。例えば、制御部１４は、センサ情報取得部１２が取得した測位センサ２によって計測された位置情報に基づいて、目標位置情報取得部１１が取得した目標地点３０の位置に向けた目標航路を計画し、この目標航路に沿って、船舶１が移動するように推進装置５を制御する。この時に、制御部１４がＡＩなどを用いた学習機能を有して、過去に通った航路を学習した結果を反映した航路を目標航路としてもよく、接舷の成功例や操縦者のノウハウデータを制御に織り込み、学習する機能でもよい。また、海象の影響などで船舶１の航路が、目標航路から外れた場合には、制御部１４は、船舶１が目標航路に復帰するよう推進装置５を制御する。自動運転に必要なこれらの制御方法は公知である。さらに制御部１４は、船舶１が海上構造物２０へ接近したときに、船舶１の船首方位（矢印７の方向）を所定の方向へ向けて目標地点３０に接舷するよう制御する機能を有している。具体的には、制御部１４は、接舷制御部１４１と、位置関係解析部１４２とを備える。

接舷制御部１４１は、測位センサ２、方位センサ３、接舷用センサ４が計測したデータの何れか又は複数を用いて、船舶１の自動接舷制御を行う。自動接舷制御とは、船舶１の船首方位を所定の方向へ向けつつ、船首位置を目標地点３０に合わせる運転を自動的に行うことである。所定の方向とは、例えば、図１において、矢印７が示す船舶１の船首方位が、出入口２１がなす面と正対する方向である。

位置関係解析部１４２は、接舷用センサ４が計測した情報に基づいて、船舶１に対する海上構造物２０の位置関係を解析する。位置関係とは、船舶１と海上構造物２０との距離、船舶１からみた海上構造物２０の方角である。
記憶部１５は、船舶１の航行に必要な様々な情報を記憶する。
出力部１６は、船舶１の制御に必要な情報等をディスプレイ等へ出力する。

次に図２～図５を参照して、海上構造物への自動接舷制御について説明する。
＜海上構造物が洋上風車の場合＞
（自動接舷制御：第一設定条件）
まず、図２を参照して、船舶１が海上構造物２０近傍まで移動するときの制御を説明する。船舶１ａ～１ｃは、それぞれ時刻Ｔａ～Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）における船舶１の位置および姿勢を示している。船舶１の運転状況が第一設定条件を満たすと、接舷制御部１４１は、第一設定条件下での自動接舷制御を開始する。自動接舷制御は、船舶１の運転状況が第一設定条件を満たすと、自動的に開始されてもよいし、船舶１が第一設定条件を満たすようになると、出力部１６が「目標地点に近づきました。自動接舷制御を開始してください。」などのメッセージをディスプレイに表示し、運転員が、自動接舷制御の開始を指示する操作を行うと、この操作に基づいて開始されてもよい。第一設定条件とは、例えば、（α）船舶１の位置が海上構造物２０から所定の距離Ｒ２の範囲内であること、（β）船舶１の位置が海上構造物２０から見て、所定の範囲の方向に含まれていること、（γ）船舶１の船速が所定の範囲内であること、のうちの何れか又は複数である。（α）の距離Ｒ２には、例えば、５０～１００ｋｍの間の値が設定される。（β）の所定の範囲の方向に存在するとは、例えば、海上構造物２０の中心部と目標地点３０を結ぶ直線の左右９０度の範囲に船舶１が存在することである。（γ）の船速が所定の範囲内とは、例えば、船舶１の速度が、安全に接舷可能な速度（例えば、１０ｋｎｏｔ以下）とみなせる速度となっていることである。第一設定条件は、（α）～（γ）の全てを備えている必要は無く、例えば（α）と（β）の条件だけでもよいし、（α）と（γ）の条件だけでもよいし、（α）の条件だけであってもよい。制御部１４は、方位センサ３によってリアルタイムに計測された方位情報、測位センサ２によってリアルタイムに計測された船舶１の位置情報に基づく船舶１の現在位置と目標地点３０（もしくは目標接舷位置）との間の距離に基づいて、船舶１が目標航路Ｌ１に沿って一定の速度（例えば、３～４ｋｎｏｔ）で移動するよう推進装置５を制御する。船舶１ｂに示すように、目標航路Ｌ１を外れると、制御部１４は、船舶１が目標航路Ｌ１に復帰するよう推進装置５を制御する。これにより、船舶１ｃに示すように、船舶１が目標航路Ｌ１に復帰する。

（自動接舷制御：第二設定条件）
制御部１４は、船舶１の運転状況が所定の第二設定条件を満たすと、接舷制御部１４１は、次の（１）と（２）の制御を行う。第二設定条件とは、目標地点３０からの距離に関する条件である。

（１）自動接舷制御（第二設定条件）における速度制御
図３、図４を参照して、第二設定条件下での自動接舷制御について説明する。図３の船舶１ｄ～１ｅは、それぞれ時刻Ｔｄ～Ｔｅ（図２のＴｃ＜Ｔｄ＜Ｔｅ）における船舶１の位置および姿勢を示している。また、計測範囲ＲＲｄ，ＲＲｅは、接舷用センサ４がレーザやレーダの場合に、それぞれ、船舶１ｄ，１ｅから接舷用センサ４によって対象物を検知できる範囲の一例である。船舶１が自動接舷制御の第二設定条件を満たすと、接舷制御部１４１は、３～４ｋｎｏｔの船速を、１～２ｋｎｏｔあるいはそれ以下の速度へ徐々に低下させる。例えば、目標地点３０が、出入口２１の手前の洋上に設定されている場合、接舷制御部１４１は、船速を１～２ｋｎｏｔへ低下させながら、目標地点３０に船舶１の船首が合うように船舶１を移動させ、その位置にて、船舶１の姿勢を保持できるよう、船舶１の速度を海象状況に応じた適切な速度に制御する。あるいは、自動接舷制御が開始されると、接舷制御部１４１は、３～４ｋｎｏｔの船速を、任意に加減速して、船舶１を目標地点３０へ近づける。例えば、海象条件に応じて自動接舷制御に適した速度に加減速することで、船舶１を精度よく目標地点３０まで移動し、その位置で保持することができる。

（２）自動接舷制御（第二設定条件）における位置と船首方位の制御
船舶１が自動接舷制御の第二設定条件を満たすと、位置関係解析部１４２は、接舷用センサ４が計測した情報に基づき、船舶１と対象物との位置関係を解析する。対象物とは、例えば、海上構造物２０である。具体的には、位置関係解析部１４２は、船舶１から対象物までの距離と船舶１から対象物への方角を解析する。ここで、図４を参照する。例えば、接舷用センサ４がレーザやレーダの場合、接舷制御部１４１は、レーザやレーダ等のビームＶ１を所定の方向（例えば、船首方位、又は、発射方向が調節できる場合は対象物が存在する方向）へ発射する。発射方向に対象物（海上構造物２０）が存在する場合、ビームＶ１は対象物で反射され、接舷用センサ４は、その反射光、反射波を受信する。位置関係解析部１４２は、発射から受信までの時間によって船舶１から対象物（海上構造物２０）までの距離を計測する。また、位置関係解析部１４２は、公知の方法により、受信した反射光、反射波の到来角度を算出し、到来角度に基づいて、船舶１から対象物（海上構造物２０）への方角を解析する。また、接舷用センサ４がカメラの場合、接舷制御部１４１は、カメラに撮影指示を行い、カメラを向けた方向の所定範囲を撮影する。位置関係解析部１４２は、公知の画像解析方法によってカメラが撮影した画像を解析し、船舶１から対象物までの距離および方角を解析する。また、接舷用センサ４がソナーの場合、接舷制御部１４１は、ソナーに指示を行い、ソナーを向けた方向の所定範囲に音波を発信して対象物（海上構造物２０）の水中部分からの反射波を受信し、位置関係解析部１４２は、発信から受信までの時間によって船舶１から対象物（海上構造物２０）までの距離を計測する。目標とする構造物が海中にある場合、例えば、水中に沈めたアンカーや水中機器等を目標物とする場合、水中にセンサ（ソナー等）を設置することによって、測位センサ２の代替として、自動接舷制御を行う。本制御を応用し、水中で移動中の作業ロボット等を目標とし、距離を一定に保持する用途で用いることも可能である。

船舶１から対象物までの距離および方角が得られると、接舷制御部１４１は、目標地点３０と海上構造物２０（対象物）との位置関係に基づき、現在の船舶１から目標地点３０への距離および方角を算出する。船舶１から目標地点３０への距離および方角を算出すると、接舷制御部１４１は、船舶１の船首を目標地点３０へ移動させるよう推進装置５０を制御する。なお、船舶１から目標地点３０への距離および方角から船舶１の船首を目標地点３０へ移動させるための推進装置５０を制御する方法は公知である。さらに接舷制御部１４１は、船舶１の船首方位を所定の方向に向ける。例えば、接舷制御部１４１は、船舶１の船首方位が対象物と正対するように船舶１の姿勢を制御してもよい。正対するとは、船首を通る船首方位の直線と、海上構造物２０の中心部と目標地点３０を結ぶ直線とが一致することである。例えば、目標地点３０が出入口２１の場合、船首方向を出入口２１に正対させて接舷することで、海上構造物２０への乗り降りが容易になる。

また、例えば、図３の船舶１ｄのように、対象物が、レーザやレーダ、ソナーの計測範囲に存在しない場合（反射波が受信できない場合）、あるいは、カメラの撮影範囲に存在しない場合（画像に対象物が写っていない場合）、接舷制御部１４１は、予め与えられた目標地点３０の位置情報と、測位センサ２が計測した船舶１の現在の位置情報と、方位センサ３の計測値に基づく船舶１の現在の船首方位と、に基づいて、対象物（海上構造物２０）が計測範囲に含まれるように、推進装置５０を制御し、船舶１の位置や姿勢を調節する。このように、第二設定条件下での自動接舷制御では、接舷制御部１４１は、測位センサ２および方位センサ３の計測値を用いて、船舶１の位置や姿勢を調整しつつ、目標地点３０と船舶１の位置関係（距離と方角）をより精緻に計測することができる接舷用センサ４の計測値を用いて、船舶１を目標地点３０へ向けて移動させる。接舷用センサ４によって目標地点３０と船舶１の位置関係が得られる場合、接舷制御部１４１は、測位センサ２および方位センサ３が計測する情報を用いることなく、接舷用センサ４が計測する情報のみによって接舷制御を行ってもよい。例えば、出入口２１の横幅は、例えば、１～１．５ｍ、海上構造物２０の横幅は５～６ｍ程度である。海上構造物２０への接舷に要する位置制御では、港湾に接岸する場合より、正確な位置制御が要求される為、位置関係を精度よく計測することができる接舷用センサ４を用いることが好ましい。しかし、例えば、気象条件によって、接舷用センサ４が有効に利用できない場合など、測位センサ２および方位センサ３のみ用いて、自動接舷制御を行ってもよい。

このように接舷制御部１４１は、第二設定条件下での自動接舷制御が開始されると、（１）速度を徐々に低下させる制御と、（２）対象物との位置関係に基づいて、船舶１の船首を目標地点３０へ向ける制御とを同時に行う。（２ａ）さらに、対象物との位置関係に基づいて、船舶１の位置と船首方位を制御するにあたっては、対象物のおおよその位置を把握し、接舷用センサ４によって対象物を検知する必要がある。接舷制御部１４１は、目標地点３０の位置情報と、船舶１の位置情報と、船舶１の船首方位と、に基づいて、接舷用センサ４によって対象物を検知可能な位置および姿勢に船舶１を制御する。
これにより、陸に着岸する場合のように、着岸可能な範囲から任意に着岸位置を選択して着岸するのではなく、海上構造物２０のような限定的な大きさの対象物を目印として１点の目標地点３０を対象として接舷を行う場合でも、精度よく船舶１の船首方位を所定方向へ向けて、目標地点３０へ接舷することができる。目標地点３０を目標物にする場合もある。

（３）自動接舷制御の終了
目標地点３０へ接舷し、所定の方向へ船舶１の船首方位を向けることができると、接舷制御部１４１は、自動接舷制御を終了する。出力部１６は「接舷制御が完了しました。手動で運転してください」といったメッセージを出力し、接舷制御部１４１は、自動接舷制御を停止してもよく、操作者が手動で自動接舷制御をＯＦＦにしてもよい。

＜海上構造物が大型船舶の場合＞
図１～図４の例では、静止している海上構造物２０へ接舷する場合を例に説明を行った。海上構造物２０は、操船中の大型船舶であってもよい。図５を用いて、操船中の大型船舶２０ａが海上構造物であって、目標地点３０が大型船舶２０ａの左舷に設定されている場合における自動接舷制御について説明する。図５の船舶１ｆ～１ｇは、それぞれ時刻Ｔｆ～Ｔｇ（Ｔｆ＜Ｔｇ）における船舶１の位置および姿勢を示している。大型船舶２０ａは、衛星測位システムを利用して、自分自身の位置情報を測位する。大型船舶２０ａは、測位した位置情報に基づいて、目標地点３０の位置情報を算出し、算出した目標地点３０の位置情報を船舶１へ送信する。船舶１では、制御装置１０の目標位置情報取得部１１が、目標地点３０の位置情報を取得する。第二設定条件が成立した後、接舷制御部１４１は、第二設定条件下での自動接舷制御を開始する。接舷制御部１４１は、予め定められた目標地点３０における船首方位の目標角度θに基づいて、船舶１ｆに示すように、船舶１の船首方位と目標地点３０における大型船舶２０ａの接線がなす角度を、接舷時の目標角度θに合わせるよう船舶１の姿勢を調整する。姿勢を調整が完了すると、接舷制御部１４１は、船舶１の船首方位を保ったまま、矢印５１の方向へ船舶１をスライドさせる。船舶１が、船舶１ｇによって示される位置に移動すると、接舷制御部１４１は、自動接舷制御を停止する。

（動作）
次に図６を参照して接舷支援システム１００の動作について説明する。
図６は、実施形態に係る接舷支援システムの動作の一例を示すフローチャートである。記憶部１５には、予め、接舷時の船首方位を規定する情報（例えば、図３の正対、図５の角度θ）が登録されている。目標位置情報取得部１１は、目標地点３０の位置情報（緯度、経度）と海上構造物２０の位置情報とを取得し、これらの位置情報を記憶部１５へ登録する（ステップＳ１）。なお、海上構造物が大型船舶２０ａなどの移動体の場合、目標地点３０の位置情報も変化するため、以下の処理を行う一方で、目標位置情報取得部１１が、逐次、海上構造物２０から目標地点３０の位置情報を取得するようにする。

次に、運転員の操作などに基づいて、制御部１４は、船舶１の航行を開始する。制御部１４は、目標地点３０の位置情報に基づいて目標航路を計画し、目標航路に沿って船舶１を移動させる（ステップＳ２）。

次に制御部１４は、船舶１の位置が、第一設定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、制御部１４は、（α）船舶１の位置が目標地点３０から所定の距離（図２の距離Ｒ２）の範囲内かどうか、（β）船舶１の位置が目標地点３０から所定の範囲の方向に含まれるかどうか、（γ）船舶１の速度が所定の範囲内稼かどうか等の判定を行う。第一設定条件を満たさない場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、制御部１４は、ステップＳ２の制御を継続する。第一設定条件を満たす場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御部１４は、船舶１の速度を一定（例えば、３～４ｋｎｏｔ）とし、その速度で目標航路に沿って、船舶１を移動させる（ステップＳ４）。また、減速しながら移動することもある。

次に制御部１４は、船舶１の運転状況が、第二設定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、制御部１４は、船舶１の位置が、目標地点３０から所定の距離（図２の距離Ｒ１）の範囲内かどうかを判定する。第二設定条件を満たさない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、制御部１４は、ステップＳ４の制御を継続する。第二設定条件を満たす場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、接舷制御部１４１は、第二設定条件下での自動接舷制御を実行する（ステップＳ６）。このとき、接舷制御部１４１は、自動的に第二設定条件下での自動接舷制御を開始してもよいし、操作受付部１３が第二設定条件下での自動接舷制御の開始を指示する操作を受け付けた場合に自動接舷制御を開始してもよい。

第二設定条件下での自動接舷制御を開始すると、接舷制御部１４１は、目標地点３０へ精度よく接舷できるように、船舶１の速度を減速（例えば、１～２ｋｎｏｔ）する。また、海上構造物２０の位置情報、測位センサ２による船舶１の位置情報、方位センサ３による方位情報に基づいて、レーザやレーダを海上構造物２０の方向へ照射する等して、接舷用センサ４によって、船舶１と海上構造物２０との位置関係を計測する。より具体的には、位置関係解析部１４２が、センサ情報取得部１２が取得した接舷用センサ４によって計測された情報を解析して、船舶１と海上構造物２０との距離および船舶１から海上構造物２０への方角を解析する。接舷制御部１４１は、船舶１と海上構造物２０との位置関係と、海上構造物２０の位置情報と、目標地点３０の位置情報とに基づいて、目標地点３０へ向けて船舶１を移動させる。また、移動の際には、船舶１の船首方位が、予め記憶部１５に登録された接舷時の船首方位となるように、船舶１の姿勢を制御する。また、海上構造物２０が、接舷用センサ４の検知可能範囲に存在しない場合、接舷制御部１４１は、海上構造物２０の位置情報、測位センサ２による船舶１の位置情報、方位センサ３による方位情報に基づいて、接舷用センサ４によって海上構造物２０を検知可能な位置へ船舶１を移動させる。接舷制御部１４１と位置関係解析部１４２は、船舶１の位置および姿勢の制御と、船舶１と海上構造物２０との位置関係の解析を繰り返し行い、船舶１を目標地点３０へ近づけていく。なお、自動接舷制御では、複数種類の接舷用センサ４を用いてもよい。例えば、最初にレーザによる海上構造物２０の検知を試行し、うまくいかなかった場合には、レーダによって海上構造物２０の検知を試行するといった方式で海上構造物２０を検知してもよいし、船舶１と目標地点３０との距離に応じて、両者が比較的遠距離にあるときにはカメラによって海上構造物２０を検知し、両者の距離が近づくにつれて、レーダやレーザによる検知に切り替えるといった方式で海上構造物２０を検知しても良い。あるいは、並行して２つ又は３つのセンサによって海上構造物２０を検知し、位置関係解析部１４２が各センサ（レーザ、レーダ、カメラ、ソナー）の計測した情報を解析した結果を按分して、船舶１と海上構造物２０との位置関係を算出してもよい。また、例えば悪天候により、接舷用センサ４によって海上構造物２０を良好に検知できないような場合には、接舷制御部１４１が、目標地点３０の位置情報、測位センサ２による船舶１の位置情報、方位センサ３による方位情報に基づいて、船舶１を目標地点３０へ接舷させるよう制御する。

次に、接舷制御部１４１は、所定の終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ７）。例えば、目標地点３０の位置情報と測位センサ２による船舶１の位置情報の差が所定の範囲内であること、位置関係解析部１４２による船舶１と海上構造物２０との距離が所定の範囲内であること、船舶１の船首方位と予め登録された接舷時の船首方位との差が所定の範囲内であること等の条件を満たす状態が所定時間以上持続すると、接舷制御部１４１は、終了条件を満たすと判定し、そうでない場合、終了条件を満たさないと判定する。終了条件を満たさない場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、接舷制御部１４１は、自動接舷制御を継続する。終了条件を満たす場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、接舷制御部１４１は、自動接舷制御を終了する（ステップＳ８）。自動接舷制御が終了すると、例えば、出力部１６は、自動接舷制御の終了と、運転員による手動制御を促すメッセージをディスプレイに出力する。

以上説明したように、接舷支援システム１００によれば、海上構造物２０又はその付近に設定された目標地点３０について、船舶１の船首方位を所定の方向に向けた姿勢で、目標地点３０に船舶１を接舷させる制御を自動的に行うことができる。

図７は、実施形態に係る接舷支援システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータもしくは制御装置（プログラマブルコントローラ等）９００（以下、コンピュータ９００と記載する。）は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の制御装置１０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。

なお、制御装置１０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

＜付記＞
実施形態に記載の接舷支援システム、接舷支援方法は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る接舷支援システム１００は、船舶１の位置および方位を示す第１情報（測位センサ２と方位センサ３が計測した情報）と、前記船舶と海上構造物との位置関係を示す第２情報（接舷用センサ４が計測した情報）と、を取得する取得部（センサ情報取得部１２、接舷制御部１４１）と、前記船舶の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部（接舷制御部１４１）は、前記取得部で取得される第１情報および第２情報と、前記海上構造物からの信号の受信または事前に登録される前記海上構造物の位置情報（共に、目標位置情報取得部１１が取得する情報）と、に基づいて、前記海上構造物２０に接近するよう前記船舶１を航行させ、前記海上構造物への接近時に、所定の方向へ前記船舶の船首方位を制御しつつ、前記海上構造物又は前記海上構造物の近傍に設けられた接舷位置に前記船舶を接舷する（ステップＳ６）。
これにより、海上構造物又はその近傍に設定された目標地点への接舷を自動的に行うことができる。

（２）第２の態様に係る接舷支援システム１００は、（１）の接舷支援システム１００であって、前記制御部は、前記船舶の運転状況が所定の第１設定条件（第二設定条件）を満たすと（ステップＳ５）、前記第２情報に基づいて前記船舶の位置および前記船首方位を前記接舷位置に対して自動的に調整する自動接舷制御を開始する（ステップＳ６）。
自動接舷制御の実行に適した運転状況となったときに、自動的に又は手動により、自動接舷制御を開始することで効率よく、船舶を接舷させることができる。

（３）第３の態様に係る接舷支援システム１００は、（１）～（２）の接舷支援システム１００であって、前記制御部は、前記船舶の位置が前記接舷位置から所定の範囲内となり、さらに前記所定の方向と前記船首方位の差が所定の範囲内となると（ステップＳ７）、前記自動接舷制御を終了する（ステップＳ８）。
海上構造物２０又はその近傍の目標地点へ接舷する場合、船首方位への要求が設けられる場合があるが、船舶１の接舷位置だけではなく、船首方位への要求が満たされることを担保することができる。

（４）第４の態様に係る接舷支援システム１００は、（２）～（３）の接舷支援システム１００であって、前記制御部は、前記自動接舷制御において、前記第１情報に基づいて前記第２情報が取得できる位置へ前記船舶を移動させ、前記第１情報に基づいて前記第２情報が取得できる方向へ前記船首方位を制御する。
第２情報が取得できる位置へ船舶を移動させ、第２情報が取得できる方位へ船首方位を制御することで、船舶を精度よく接舷するために必要な第２情報を取得できるようになる。

（５）第５の態様に係る接舷支援システム１００は、（２）～（４）の接舷支援システム１００であって、対象物を検知するセンサと、前記センサが検知した情報に基づいて、前記船舶と前記海上構造物の位置関係を解析する解析部（位置関係解析部）と、をさらに備え、前記取得部は、前記解析部によって解析された前記第２情報を取得する。
これにより、精度のよい接舷制御に必要な船舶と海上構造物との距離および船舶から海上構造物への方向を得ることができる。

（６）第６の態様に係る接舷支援システム１００は、（２）～（５）の接舷支援システム１００であって、前記制御部は、前記船舶の運転状況が前記第１設定条件を満たすまでは、前記第１情報に基づいて前記船舶の移動を制御し、前記第１設定条件を満たした後は、前記自動接舷制御において前記第２情報を用いて前記船舶の移動を制御する、
接舷用センサ４が計測した情報に基づく船舶と海上構造物の位置関係を示す第２情報を用いることで、精度よく船舶の位置を制御することができる。

（７）第７の態様に係る接舷支援システム１００は、（２）～（６）の接舷支援システム１００であって、前記制御部は、前記船舶の運転状況が前記第１設定条件を満たすと、前記船舶の速度を接舷に適した速度に制御する。
例えば、船舶の速度を減速することで、精度よく船舶の位置を制御することができる。また、例えば、海象条件に応じて接舷制御に適した速度に加減速することで、船舶を目的地点まで移動し、その位置で保持する。

（８）第８の態様に係る接舷支援システム１００は、（１）～（７）の接舷支援システム１００であって、前記第１情報を衛星測位システムと、コンパスおよびジャイロのうちの少なくとも１つで計測し、前記第２情報をレーザ、レーダ、カメラ、ソナーのうちの少なくとも１つで計測する。
状況に応じてセンサを使い分けることで、船舶１を目標地点まで航行し、目標地点に接舷することができる。

（９）第９の態様に係る接舷支援システム１００は、（１）～（８）の接舷支援システム１００であって、前記制御部は、前記船舶の左右のウォータージェット（推進装置５Ａ、５Ｂ）の出力を制御する。
左右のウォータージェットを制御することによって、船舶を任意の位置へ移動させ、任意の方向に船首方位を向けることができる。これにより自動接舷制御を実現することができる。

（１０）第１０の態様に係る接舷支援方法は、船舶の位置および方位を示す第１情報と、前記船舶と海上構造物との位置関係を示す第２情報と、を取得し、取得される前記第１情報および前記第２情報と、前記海上構造物からの信号または事前に登録される前記海上構造物の位置情報と、に基づいて、前記海上構造物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記海上構造物への接近時に、所定の方向へ前記船舶の船首方位を制御しつつ、前記海上構造物又は前記海上構造物の近傍に設けられた接舷位置に前記船舶を接舷する。

１・・・船舶
２・・・測位センサ
３・・・方位センサ
４・・・接舷用センサ
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・推進装置
１０・・・制御装置
１１・・・目標位置情報取得部
１２・・・センサ情報取得部
１３・・・操作受付部
１４・・・制御部
１４１・・・接舷制御部
１４２・・・位置関係解析部
１５・・・記憶部
１６・・・出力部
２０・・・海上構造物
２１・・・出入口
３０・・・目標地点
１００・・・接舷支援システム
９００・・・コンピュータもしくは制御装置（プログラマブルコントローラ等）
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース

Claims (11)

1. 船舶の位置および方位を示す第１情報と、前記船舶と所定の目標物との位置関係を示す第２情報と、を取得する取得部と、
   前記船舶の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記取得部で取得される第１情報および第２情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、前記目標物と所定の位置関係にある海上に設けられた接舷位置に、前記船舶の船首方位を所定の方向に制御しつつ前記船舶を接舷する自動接舷制御を行うにあたって、
   前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離以下となると、前記船舶の速度を所定の第１速度に制御するとともに、前記取得部で取得される第１情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、
   前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離よりも短い距離である所定の第２距離以下となると、前記船舶の速度を前記第１速度よりも低速な所定の第２速度に制御しつつ、前記自動接舷制御を行う、
   接舷支援システム。
2. 前記制御部は、前記船首方位に前記目標物が存在するように前記船首方位を制御して前記船舶を接舷する、
   請求項１に記載の接舷支援システム。
3. 前記制御部は、前記船舶の位置が前記接舷位置から所定の範囲内となり、前記所定の方向と前記船首方位の差が所定の範囲内となると前記自動接舷制御を終了する、
   請求項１または請求項２に記載の接舷支援システム。
4. 前記制御部は、前記自動接舷制御を終了すると、手動運転に切り替える、
   請求項３に記載の接舷支援システム。
5. 検出範囲に指向性があり、前記検出範囲に存在する対象物を検知するセンサと、
   前記センサが前記目標物を検出した情報に基づいて、前記船舶と前記目標物の位置関係を解析する解析部と、をさらに備え、
   前記取得部は、前記解析部によって解析された位置関係を前記第２情報として取得し、
   前記制御部は、前記自動接舷制御において、前記取得部が前記第２情報を取得できない場合、前記第１情報と前記目標物の位置情報と、に基づいて前記センサの検出範囲に前記目標物が入る位置へ前記船舶を移動させるとともに、前記センサの検出範囲に前記目標物が入る方向へ前記船首方位を制御する、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の接舷支援システム。
6. 前記制御部は、
   前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離以下となり、且つ、前記目標物の中心から見て前記中心と前記接舷位置を結ぶ直線の方向を基準として所定の角度範囲内に前記船舶が存在するか、又は、前記船舶の速度が前記第１速度よりも高速な所定の第３速度以下となると、前記船舶の速度を前記第１速度に低下させる制御を行う、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の接舷支援システム。
7. 前記制御部は、
   前記自動接舷制御において、前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定値以上の場合、カメラによって取得された前記第２情報に基づいて、前記船舶の位置および前記船首方位を前記接舷位置に対して調整し、
   前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定値未満の場合、レーザ又はレーダによって取得された前記第２情報に基づいて、前記船舶の位置および前記船首方位を前記接舷位置に対して調整する、
   請求項１から請求項６の何れか１項に記載の接舷支援システム。
8. 前記第１情報を衛星測位システム、コンパス、ジャイロのうちの少なくとも１つで計測し、
   前記第２情報をレーザ、レーダ、カメラ、ソナーのうちの少なくとも１つで計測する、
   請求項１から請求項７の何れか１項に記載の接舷支援システム。
9. 前記制御部は、前記船舶の左右のウォータージェットの出力を制御する、
   請求項１から請求項８の何れか１項に記載の接舷支援システム。
10. 前記目標物は、海上構造物または海中の構造物である、
    請求項１に記載の接舷支援システム。
11. 船舶の位置および方位を示す第１情報と、前記船舶と所定の目標物との位置関係を示す第２情報と、を取得し、
    取得される前記第１情報および前記第２情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、
    前記目標物と所定の位置関係にある海上に設けられた接舷位置に、前記船舶の船首方位を所定の方向に制御しつつ前記船舶を接舷する自動接舷制御を行うにあたって、
    前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離以下となると、前記船舶の速度を所定の第１速度に制御するとともに、取得される前記第１情報と、前記目標物からの信号の受信または事前に登録される前記目標物の位置情報と、に基づいて、前記目標物に接近するよう前記船舶を航行させ、
    前記船舶の位置と前記目標物との距離が所定の第１距離よりも短い距離である所定の第２距離以下となると、前記船舶の速度を前記第１速度よりも低速な所定の第２速度に制御しつつ、前記自動接舷制御を行う、
    接舷支援方法。

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