JP7241082B2 - 船舶操縦支援システム、船舶制御装置、船舶制御方法、及びプログラム - Google Patents

船舶操縦支援システム、船舶制御装置、船舶制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、船舶操縦支援システム、船舶制御装置、船舶制御方法、及びプログラムに関する。
特許文献1には、車両のドライバーの居眠りを検知し、警告する装置が開示されている。
米国特許第5689241号明細書
プレジャーボート等の船舶においても、操縦者が居眠りした場合の対処が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、操縦者の居眠りに対処することが可能な船舶操縦支援システム、船舶制御装置、船舶制御方法、及びプログラムを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の一の態様の船舶操縦支援システムは、船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器と、前記船舶の航行に用いられ、前記操縦者の居眠りが検知された場合に所定の動作を実行する航行用装置と、を備える。
また、本発明の他の態様の船舶制御装置は、船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器から居眠り検知信号を受信する通信手段と、前記居眠り検知信号を受信した場合に、前記船舶の航行に用いられる航行用装置に所定の動作を実行させる制御手段と、を備える。
また、本発明の他の態様の船舶制御方法は、船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器から居眠り検知信号を受信し、前記居眠り検知信号を受信した場合に、前記船舶の航行に用いられる航行用装置に所定の動作を実行させる。
また、本発明の他の態様のプログラムは、船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器から居眠り検知信号を受信する通信手段、及び、前記居眠り検知信号を受信した場合に、前記船舶の航行に用いられる航行用装置に所定の動作を実行させる制御手段、としてコンピュータを機能させる。
本発明によれば、操縦者の居眠りに対処することが可能となる。
船舶操縦支援システムの構成例を示すブロック図である。 船舶制御方法の手順例を示すフロー図である。 居眠り検知時の自動操舵装置の動作を説明するための図である。 居眠り検知時のプロッタ装置の動作を説明するための図である。 居眠り検知時のレーダー装置の動作を説明するための図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及び装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。
図1は、船舶操縦支援システム1の構成例を示すブロック図である。船舶操縦支援システム1は、船舶の操縦者Mに携帯される居眠り検知器10と、船舶の航行に用いられる複数の航行用装置2とを備えている。
本実施形態では、船舶操縦支援システム1は、航行用装置2として、自動操舵装置3、プロッタ装置4、レーダー装置5、及びエンジン制御装置6を備えている。これらの航行用装置2は、ネットワークBに接続されている。ネットワークBは、例えばCAN(Controller Area Network)からなる。ネットワークBには、表示装置7も接続されている。
居眠り検知器10は、船舶の操縦者Mに携帯され、操縦者Mの居眠りを検知する。居眠り検知器10は、例えば操縦者Mに装着される。居眠り検知器10は、操縦者Mの居眠りを検知すると、居眠り検知信号を航行用装置2に送信する。
船舶では、車両と異なり、船舶の航行中に操縦者Mが操縦席を離れることがある。このため、操縦者Mが操縦席を離れても操縦者Mの居眠りの検知を可能とするために、居眠り検知器10は操縦者Mに携帯される必要がある。
居眠り検知器10は、例えば腕時計型又は眼鏡型等のウェアラブル端末である。居眠り検知器10は、例えば操縦者Mの脈波を検出するセンサを含み、検出した脈波に基づいて操縦者Mの居眠りを検知する。また、居眠り検知器10は、例えば操縦者Mの眼を撮影するカメラを含み、眼球又は瞼等の動きに基づいて操縦者Mの居眠りを検知してもよい。
居眠り検知器10は、操縦者Mに装着されるウェアラブル端末に限らず、例えば操縦者Mの衣服のポケット等に収容されるスマートフォン等の携帯型端末であってもよい。
居眠り検知器10は、完全な睡眠状態だけでなく、覚醒状態から睡眠状態への移行時を居眠りとして検知してもよい。例えば、操縦者Mの眠気のレベルを評価して、眠気のレベルが閾値を超えた場合に居眠りと判定してもよい。
居眠り検知器10は、例えばBluetooth(登録商標)等の無線通信を利用して、居眠り検知信号を航行用装置2に送信する。航行用装置2は、居眠り検知器10との無線通信のための通信部31を備えている。図示の例では、通信部31は自動操舵装置3に含まれているが、これに限らず、他の航行用装置2等に含まれてもよい。
自動操舵装置3は、制御部30を備えている。制御部30には、船舶の操舵機を駆動する油圧ポンプ32と、操舵機の舵角を検出する追従発信器33とが接続されている。船首方位センサ34は、船首の方位を検出する。制御部30は、船首の方位を目標方位に向かせるための目標舵角を算出し、操舵機の舵角が目標舵角となるように油圧ポンプ32を駆動する。
プロッタ装置4は、制御部40及びGNSS受信部41を備えている。GNSS受信部41は、アンテナ42に接続されており、GNSS(Global Navigation Satellite System)から受信した電波に基づいて船舶の現在位置を算出する。制御部40は、船舶の現在位置を海図画像上にプロットする。制御部40は、船舶の現在位置がプロットされた海図画像を表示装置7又は自身の表示部(不図示)に出力する。
また、プロッタ装置4は、表示装置7等に表示された海図画像上で操縦者Mが設定した目標ポイントを、自動操舵装置3に供給する。
レーダー装置5は、制御部50、アンテナ51、送受信部52及び信号処理部53を備えている。アンテナ51が受信した電波は、送受信部52及び信号処理部53でデジタル信号に変換され、制御部50に供給される。制御部50は、取得した信号に基づいて、探知したターゲットを表すレーダー画像を生成し、レーダー画像を表示装置7又は自身の表示部(不図示)に出力する。
エンジン制御装置6は、制御部60を備えている。制御部60には、船舶のパワーユニットとしてのエンジン61と、エンジン61に設けられたセンサ群62とが接続されている。センサ群62は、回転速度センサ、スロットル開度センサ、吸気圧センサ等の種々のセンサを含んでいる。制御部60は、エンジン61の電子スロットル、燃料噴射装置及び点火装置等を制御する。
航行用装置2に含まれる制御部30、40、50又は60は、船舶制御装置の一例である。これに限らず、航行用装置2とは別に船舶制御装置が設けられてもよい。
制御部30、40、50又は60は、CPU、RAM、ROM、不揮発性メモリ及び入出力インターフェース等を含むコンピュータである。CPUは、ROM又は不揮発性メモリからRAMにロードされたプログラムに従って情報処理を実行する。プログラムは、例えば光ディスク又はメモリカード等の情報記憶媒体を介して供給されてもよいし、例えばインターネット等の通信ネットワークを介して供給されてもよい。
図2は、制御部30、40、50又は60において実現される船舶制御方法の手順例を示すフロー図である。制御部30、40、50又は60は、居眠り検知器10から居眠り検知信号を受信した場合に(S11:YES、通信手段としての処理)、航行用装置2に以下に説明する所定の動作を実行させる(S12、制御手段としての処理)。
船舶の操船では車両の運転と異なり指定された道がなく、海域に指定した目的地に向けて、あるいは特定の方位に向けて自動操舵機能を利用して航行することがしばしばある。しかしながら、そのような状況下で操縦者Mが居眠りしてしまった場合には、操縦者Mによる何らの監視や制御もない状態で船舶は自動航行をし続けることになり、自船ひいては他船にとっても危険な状況となる。そこで、本実施形態では、操縦者Mの居眠りを検知した場合には、航行用装置2に以下に説明する所定の動作を実行させることにより所定の制限を加えることで、より安全に配慮した航行を実現する。
[自動操舵装置]
図3は、居眠り検知時の自動操舵装置3の動作を説明するための図である。自動操舵装置3は、操縦者の居眠りが検知された場合に所定のパターン航行に移行する。パターン航行は、例えば、船舶Sがそれまでの進行方向Cに進行するだけの場合と比べて、当該進行方向Cへの全体的な移動距離又は移動速度が小さくなるように設定される。これにより、船舶は操縦者の居眠りが検知されたときに居た位置にできるだけ留まるようになり、他船や他の物標との衝突を防ぐことができる。また、頻繁に船首方向が変わるパターン航行に移行することにより、操縦者の居眠りが検知されたときよりも船舶を揺らすことができるため、操縦者に早急な覚醒を促すこともできる。
具体的には、自動操舵装置3は、図3(a)に示すように矩形状に船舶Sを航行させてもよいし、図3(b)に示すようにジグザグ状に船舶Sを航行させてもよいし、図3(c)に示すように円状に船舶Sを航行させてもよいし、図3(d)に示すように8の字状に船舶Sを航行させてもよいし、図3(e)に示すようにスパイラル状に船舶Sを航行させてもよい。
[プロッタ装置]
図4は、居眠り検知時のプロッタ装置4の動作を説明するための図である。プロッタ装置4は、操縦者の居眠りが検知された場合に、自動操舵装置3に供給する目標ポイントDを変更する。
具体的には、図4(a)に示すように船舶Sが自動操舵装置3を利用して目標ポイントDに向けて航行中に、操縦者の居眠りが検知された場合、プロッタ装置4は、図4(b)に示すようにそれまでの目標ポイントDよりも船舶Sに近い位置を新たな目標ポイントNDとして自動操舵装置3に供給する。
また、プロッタ装置4は、図4(c)に示すようにそれまでの目標ポイントDと船舶Sとの間に設定される複数の位置を新たな目標ポイントNDとして自動操舵装置3に供給してもよい。自動操舵装置3は、複数の新たな目標ポイントNDを順に辿るように船舶Sの操舵機を制御する。これにより、船舶は操縦者の居眠りが検知されたときに居た位置にできるだけ留まるようになり、他船や他の物標との衝突を防ぐことができる。
これに限らず、船舶Sが自動操舵装置3を利用して一定の針路を維持する航行中において、操縦者の居眠りが検知された場合にも、プロッタ装置4は、図4(b)又は図4(c)に示す新たな目標ポイントNDを自動操舵装置3に供給し、新たな目標ポイントNDに向けて航行するように自動操舵装置3の操舵モードを切り替えてもよい。
[レーダー装置]
図5は、居眠り検知時のレーダー装置5の動作を説明するための図である。図5(a)は居眠り検知前のレーダー画像54を示し、図5(b)は居眠り検知後のレーダー画像54を示す。
レーダー画像54の中央には自船を表す自船マーク55が配置されている。レーダー画像54には、探知した他船や岩礁等のターゲットを表すターゲットマーク56が配置されている。レーダー画像54には、ターゲットを監視するためのターゲット監視範囲57が設定されている。
ターゲット監視範囲57は、例えば自船マーク55の前方に位置し、左右方向に広がった扇状に形成されている。レーダー装置5は、ターゲット監視範囲57内にターゲットマーク56が進入すると、表示装置7に警報メッセージを出力したり、スピーカー(不図示)から警報音を出力する。
図5(b)に示すように、レーダー装置5は、操縦者の居眠りが検知された場合、ターゲット監視範囲57を拡大する。具体的には、ターゲット監視範囲57は、自船マーク55の前方(船舶の進行方向)に拡大される。また、左右方向に拡大されてもよい。これにより、通常時よりも早い段階から警報を出力することが可能となる。
[エンジン制御装置]
エンジン制御装置6は、操縦者の居眠りが検知された場合に、エンジン61の出力を低減する。例えば、船舶の航行速度が徐行運転(例えば8km/h以下)程度になるまで、エンジンの出力が低減される。これにより、船舶は操縦者の居眠りが検知されたときに居た位置にできるだけ留まるようになり、他船や他の物標との衝突を防ぐことができる。
以上に説明した、操縦者の居眠りを検知した場合の自動操舵装置3、プロッタ装置4、レーダー装置5、及びエンジン制御装置6の動作は、何れか1つが実行されてもよいし、2以上が組み合わされて実行されてもよい。
また、図2に示した一連の処理は、レーダー装置5により探知されるターゲットマーク56が自船マーク55を基準とする所定範囲(例えば自船マーク55を中心とする所定半径の円)に含まれない場合に実行されてもよいし、さらには自動操舵装置3が自動操舵中である場合に実行されてもよい。
なお、レーダー装置5により探知されるターゲットマーク56が自船マーク55を基準とする所定範囲に含まれるときに、操縦者の居眠りが検知された場合には、表示装置7に警報メッセージを出力したり、スピーカー(不図示)から警報音を出力して、操縦者に早急な覚醒を促してもよい。
1 船舶操縦支援システム、10 居眠り検知器、2 航行用装置、3 自動操舵装置、30 制御部、31 通信部、32 油圧ポンプ、33 追従発信器、34 船首方位センサ、4 プロッタ装置、40 制御部、41 GNSS受信部、42 アンテナ、5 レーダー装置、50 制御部、51 アンテナ、52 送受信部、53 信号処理部、54 レーダー画像、55 自船マーク、56 ターゲットマーク、57 ターゲット監視範囲、58 監視マーク、6 エンジン制御装置、60 制御部、61 エンジン、62 センサ群、7 表示装置
用語
必ずしも全ての目的または効果・利点が、本明細書中に記載される任意の特定の実施形態に則って達成され得るわけではない。従って、例えば当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるような他の目的または効果・利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示されるような1つまたは複数の効果・利点を達成または最適化するように動作するように構成され得ることを想到するであろう。
本明細書中に記載される全ての処理は、1つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサを含むコンピューティングシステムによって実行されるソフトウェアコードモジュールにより具現化され、完全に自動化され得る。コードモジュールは、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶装置に記憶することができる。一部または全ての方法は、専用のコンピュータハードウェアで具現化され得る。
本明細書中に記載されるもの以外でも、多くの他の変形例があることは、本開示から明らかである。例えば、実施形態に応じて、本明細書中に記載されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、または機能は、異なるシーケンスで実行することができ、追加、併合、または完全に除外することができる (例えば、記述された全ての行為または事象がアルゴリズムの実行に必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態では、動作またはイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または複数のプロセッサまたはプロセッサコアを介して、または他の並列アーキテクチャ上で、逐次ではなく、並列に実行することができる。さらに、異なるタスクまたはプロセスは、一緒に機能し得る異なるマシンおよび/またはコンピューティングシステムによっても実行され得る。
本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロックおよびモジュールは、プロセッサなどのマシンによって実施または実行することができる。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、またはそれらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータ実行可能命令を処理することなく論理演算を実行する他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、デジタル信号プロセッサ(デジタル信号処理装置)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。本明細書中では、主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは、主にアナログ素子を含むこともできる。例えば、本明細書中に記載される信号処理アルゴリズムの一部または全部は、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路により実装することができる。コンピューティング環境は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、または装置内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。
特に明記しない限り、「できる」「できた」「だろう」または「可能性がある」などの条件付き言語は、特定の実施形態が特定の特徴、要素および/またはステップを含むが、他の実施形態は含まないことを伝達するために一般に使用される文脈内での意味で理解される。従って、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素および/またはステップが1つ以上の実施形態に必要とされる任意の方法であること、または1つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、または実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するという訳ではない。
語句「X、Y、Zの少なくとも1つ」のような選言的言語は、特に別段の記載がない限り、項目、用語等が X, Y, Z、のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すために一般的に使用されている文脈で理解される(例: X、Y、Z)。従って、このような選言的言語は、一般的には、特定の実施形態がそれぞれ存在するXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つ、の各々を必要とすることを意味するものではない。
本明細書中に記載されかつ/または添付の図面に示されたフロー図における任意のプロセス記述、要素またはブロックは、プロセスにおける特定の論理機能または要素を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、潜在的にモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すものとして理解されるべきである。代替の実施形態は、本明細書中に記載された実施形態の範囲内に含まれ、ここでは、要素または機能は、当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序で、図示または説明されたものから削除、順不同で実行され得る。
特に明示されていない限り、「一つ」のような数詞は、一般的に、1つ以上の記述された項目を含むと解釈されるべきである。従って、「~するように設定された一つのデバイス」などの語句は、1つ以上の列挙されたデバイスを含むことを意図している。このような1つまたは複数の列挙されたデバイスは、記載された引用を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「以下のA、BおよびCを実行するように構成されたプロセッサ」は、Aを実行するように構成された第1のプロセッサと、BおよびCを実行するように構成された第2のプロセッサとを含むことができる。加えて、導入された実施例の具体的な数の列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙が典型的には少なくとも列挙された数(例えば、他の修飾語を用いない「2つの列挙と」の単なる列挙は、通常、少なくとも2つの列挙、または2つ以上の列挙を意味する)を意味すると解釈されるべきである。
一般に、本明細書中で使用される用語は、一般に、「非限定」用語(例えば、「~を含む」という用語は「それだけでなく、少なくとも~を含む」と解釈すべきであり、「~を持つ」という用語は「少なくとも~を持っている」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「以下を含むが、これらに限定されない。」などと解釈すべきである。) を意図していると、当業者には判断される。
説明の目的のために、本明細書中で使用される「水平」という用語は、その方向に関係なく、説明されるシステムが使用される領域の床の平面または表面に平行な平面、または説明される方法が実施される平面として定義される。「床」という用語は、「地面」または「水面」という用語と置き換えることができる。「垂直/鉛直」という用語は、定義された水平線に垂直/鉛直な方向を指します。「上側」「下側」「下」「上」「側面」「より高く」「より低く」「上の方に」「~を越えて」「下の」などの用語は水平面に対して定義されている。
本明細書中で使用される用語の「付着する」、「接続する」、「対になる」及び他の関連用語は、別段の注記がない限り、取り外し可能、移動可能、固定、調節可能、及び/または、取り外し可能な接続または連結を含むと解釈されるべきである。接続/連結は、直接接続及び/または説明した2つの構成要素間の中間構造を有する接続を含む。
特に明示されていない限り、本明細書中で使用される、「およそ」、「約」、および「実質的に」のような用語が先行する数は、列挙された数を含み、また、さらに所望の機能を実行するか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」及び「実質的に」とは、特に明示されていない限り、記載された数値の10%未満の値をいう。本明細書中で使用されているように、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語が先行して開示されている実施形態の特徴は、さらに所望の機能を実行するか、またはその特徴について所望の結果を達成するいくつかの可変性を有する特徴を表す。
上述した実施形態には、多くの変形例および修正例を加えることができ、それらの要素は、他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるべきである。そのような全ての修正および変形は、本開示の範囲内に含まれることを意図し、以下の特許請求の範囲によって保護される。

Claims (8)

  1. 船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器と、
    前記船舶の航行に用いられ、前記操縦者の居眠りが検知された場合に所定の動作を実行する航行用装置と、
    を備え
    前記航行用装置は、自動操舵装置に目標ポイントを供給するプロッタ装置であり、前記操縦者の居眠りが検知された場合に前記目標ポイントを変更する又は新たに供給する、
    船舶操縦支援システム。
  2. 船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器と、
    前記船舶の航行に用いられ、前記操縦者の居眠りが検知された場合に所定の動作を実行する航行用装置と、
    を備え
    前記航行用装置はレーダー装置であり、前記操縦者の居眠りが検知された場合にターゲット監視範囲を拡大する、
    船舶操縦支援システム。
  3. 自動操舵装置をさらに備え、
    前記自動操舵装置は、前記操縦者の居眠りが検知された場合に所定のパターン航行に移行する、
    請求項1または2に記載の船舶操縦支援システム。
  4. 前記船舶のパワーユニットの制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記操縦者の居眠りが検知された場合に前記パワーユニットの出力を低減する、
    請求項1ないし3の何れかに記載の船舶操縦支援システム。
  5. 前記航行用装置は、レーダー装置により探知されるターゲットが前記船舶を基準とする所定範囲に含まれない場合、且つ前記操縦者の居眠りが検知された場合に所定の動作を実行する、
    請求項1ないしの何れかに記載の船舶操縦支援システム。
  6. 船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器から居眠り検知信号を受信する通信手段と、
    前記居眠り検知信号を受信した場合に、前記船舶の航行に用いられる航行用装置に所定の動作を実行させる制御手段と、
    を備え
    前記航行用装置は、自動操舵装置に目標ポイントを供給するプロッタ装置であり、
    前記制御手段は、前記操縦者の居眠りが検知された場合に前記目標ポイントを変更する又は新たに供給する動作を前記プロッタ装置に実行させる、
    船舶制御装置。
  7. 船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器から居眠り検知信号を受信し、
    前記居眠り検知信号を受信した場合に、自動操舵装置に目標ポイントを供給するプロッタ装置前記目標ポイントを変更する又は新たに供給する動作を実行させる、
    船舶制御方法。
  8. 船舶の操縦者に携帯され、前記操縦者の居眠りを検知する居眠り検知器から居眠り検知信号を受信する通信手段、及び、
    前記居眠り検知信号を受信した場合に、前記船舶の航行に用いられる航行用装置に所定の動作を実行させる制御手段、
    としてコンピュータを機能させ
    前記航行用装置は、自動操舵装置に目標ポイントを供給するプロッタ装置であり、
    前記制御手段は、前記操縦者の居眠りが検知された場合に前記目標ポイントを変更する又は新たに供給する動作を前記プロッタ装置に実行させる、
    プログラム。
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