JP7250462B2 - 船舶用航行支援装置 - Google Patents

Description

この明細書に開示される技術は、第１船舶と第２船舶との衝突危険を判定する船舶用航行支援装置に関する。

従来、他船との衝突危険を判定する危険判定方式として、自船と他船とが現在の針路と速度を維持した状態において２つの船舶が最も接近する距離を示すＤＣＰＡ（Distance of Closest Point of Approach：最接近距離）と、最接近時までの時間を示すＴＣＰＡ（Time to Closest Point of Approach：最接近時間）とを指標として用いるものが知られている。この判定方式は、ＤＣＰＡとＴＣＰＡとの一組のしきい値（Minimum DCPA、Minimum TCPA）を予め設定しておき、レーダ映像から他船を抽出して追尾することにより、または、他船のＡＩＳ（Automatic Identification System：船舶自動識別装置）情報を受信することにより算出した他船１隻毎に対してのＤＣＰＡ、ＴＣＰＡの組と、上記しきい値の組とを比較し、それらの値の大小関係に応じて、安全／危険／重危険などの危険の有無を判定するものである。

例えば、判定結果として他船に対するＤＣＰＡ、ＴＣＰＡの少なくともいずれか一方がしきい値以下となれば、危険または重危険と判定され、警報等による報知や他船シンボル表示の変更などがなされる。この危険判定は主にＡＲＰＡ（Automatic Radar Plotting Aids）機能、またはＴＴ（Target Tracking）機能として実行されるものであり、レーダ指示器や電子海図情報表示装置（ＥＣＤＩＳ：Electronic Chart Display and Information System）などを含む船舶用航行支援装置における一機能として提供される。

上述したしきい値は、自船と他船との見合い関係に係わらず、固定値として設定される。しかしながら、ＤＣＰＡとＴＣＰＡとが同じ場合であっても、操船者が危険と認識するタイミングは見合い関係に応じて異なるため、固定値であるしきい値に基づく危険判定方式では、操船者の感覚に合った衝突危険の判定ができないという問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、第１船舶と第２船舶との衝突危険に関し、操船者の感覚により近い判定を可能とする船舶用航行支援装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、第１船舶及び第２船舶についてのＴＣＰＡと、前記第１船舶及び第２船舶間の出会い角とを取得する取得部と、前記取得された出会い角及びＴＣＰＡに基づいて、該ＴＣＰＡに対応する第１重み係数を設定する重み係数設定部と、前記第１重み係数を用いて前記取得されたＴＣＰＡを正規化し、前記第１船舶及び前記第２船舶の衝突危険を判定するための正規化値を算出する正規化部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１船舶と第２船舶との衝突危険に関し、操船者の感覚により近い判定を可能とする船舶用航行支援装置を提供することができる。

実施形態に係る航行支援装置を含む航行システムの全体構成を示す図である。 航行支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 所定条件下において各見合い関係の変針角を説明するための図である 所定条件下において各見合い関係における船間距離を基準船間距離にまで引き延ばした状態を説明するための図である。 重み係数比テーブルを示す図である。 異なる形態の重み係数比テーブルを示す図である。 ＤＣＰＡ重み係数について説明するための図である。 航行支援装置の機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係る危険状況判定処理を示すフローチャートである。 複数の船舶の正規化ＣＰＡ値がプロットされた正規化ＣＰＡ座標系を示す図である。 正規化ＣＰＡ座標系における他船の挙動を説明するための図である。 正規化ＣＰＡ座標系における自他船の様々な挙動結果を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、本発明に係る船舶用航行支援装置がレーダ指示器や電子海図情報表示装置である航行支援装置に適用された場合を例にとり説明を行う。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（全体構成）
本実施形態に係る航行支援装置を含む航行システムについて説明する。図１は本実施形態に係る航行支援装置を含む航行システムを示すブロック図であり、図２は航行支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る航行システムは、自船である船舶１に搭載される航行支援装置３、センサ類４、及びＡＩＳ５と、他船である船舶２に搭載されるＡＩＳ６とを備える。

センサ類４は、船舶１の対水速度を検出するスピードログ、船舶１の船首方位を検出するジャイロコンパス、ＧＰＳ等の衛星測位システム（ＧＮＳＳ）からの船舶１の位置、対地針路及び対地速力を検出するＧＮＳＳセンサ等を含む。

ＡＩＳ５及びＡＩＳ６は、いずれも互いに送受信可能な装置であり、他の船舶に搭載されたＡＩＳからの船舶に関するデータを受信する。当該データには、海上移動業務識別コード、船名、船種、喫水、目的地、到着予定時刻、船舶名、航海ステータス、緯度、経度、速力、針路、船体長、船体幅、船首方位などが含まれる。

航行支援装置３は、例えば、レーダ指示器や電子海図装置であり、図示しないレーダ装置を用いて他船を自動的に検出して追尾するＴＴ（Target Tracking）を実行すると共に、本実施形態に係る危険状況判定処理を実行する。

図２に示すように、航行支援装置３はハードウェアとして、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２と、記憶装置３３と、外部Ｉ／Ｆ（Interface）３４と、ネットワークＩ／Ｆ３５とを備える。ＣＰＵ３１及びＲＡＭ３２は、協働して航行支援装置３の各種機能を実行する。当該各種機能についての詳細は後述する。記憶装置３３は各種機能により実行される危険状況判定処理に用いられる情報を記憶する。当該情報としては、例えば安全航過距離や重み係数比テーブル、ＴＣＰＡ重み係数算出値（重み係数情報）、ＤＣＰＡ重み係数算出値等がある。外部Ｉ／Ｆ３４は、ディスプレイ等の出力装置やマウス、キーボード等の出力装置、タッチパネルなどの入出力装置とのデータ入出力を行う。ネットワークＩ／Ｆ３５は、他の装置、本実施形態においてはセンサ類４及びＡＩＳ５との通信を行うためのインターフェイスである。

記憶装置３３が記憶する安全航過距離は、ＤＣＰＡしきい値（Minimum DCPA）とも呼ばれ、自船と他船とが互いに安全に航過可能な最短距離を示すものである。一般的に安全航過距離の値は予め設定されるものであるが、自船の状況、例えば現在大洋航行中であるか沿岸航行中であるか等により適宜値を設定するようにしてもよい。この設定は操船者が行ってもよいし、自船の位置に応じて自動に設定されるようにしてもよい。記憶装置３３が記憶する重み係数比テーブル、ＴＣＰＡ重み係数算出値、ＤＣＰＡ重み係数算出値についての詳細は、次の危険状況判定処理の概要説明内において詳述する。

（危険状況判定処理の概要）
本実施形態に係る航行支援装置３により実行される危険状況判定処理の理解を容易にするために、その概要を説明する。操船者における他船との衝突危険を感じるタイミング（ＴＣＰＡ）は、見合い関係毎に異なるものであり、また、操船者は見合い関係によらず一定の変針角で他船を避ける傾向にある。これら２点から、本実施形態に係る危険状況判定処理では、見合い関係によらず一定の変針角で避けられるように少なくともＴＣＰＡを正規化することにより、操船者が危険と感じるタイミングに近い衝突危険の判定（評価）を可能としている。具体的には、本実施形態に係る危険状況判定処理では、ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡを、重み係数を用いて正規化する、特にＴＣＰＡを出会い角に応じた重み係数で正規化することによりこれを実現している。以下に、重み係数及び正規化について詳細に説明する。なお、ＴＣＰＡに対応する重み係数を重み係数Ｗ_ＴＣＰＡと称し、ＤＣＰＡに対応する重み係数をＷ_ＤＣＰＡと称して以後説明を行う。

先ず、重み係数Ｗ_ＴＣＰＡ及びＴＣＰＡの正規化について説明する。図３は所定条件下において各見合い関係の変針角を説明するための図である。図３（３－１）～図３（３－４）は、いずれも安全航過距離が一定、速力が同じ自船と他船とが衝突関係にあるという条件下において異なる見合関係の状態を示しており、図３（３－１）は見合い角１８０°（行会い）、図３（３－２）は出会い角１３５°（横切り）、図３（３－３）は出会い角９０°（横切り）、図３（３－４）は出会い角４５°（横切り）の状態を示している。なお、図３に示されるＲは自他船間の距離（相対距離）、ＳＤは安全航過距離、θ_ＳＤは安全航過距離からなる円の接線のＣＰＡ（Closest Point of Approach）角を示し、Ａは船舶の針路を示している。

図３に示されるように、安全航過距離ＳＤが一定、速力が同じ自船と他船とが衝突関係（ＤＣＰＡ＝０）にあるという条件下においては、いずれの見合い関係においても「安全航過距離ＳＤからなる円の接線のＣＰＡ角θ_ＳＤが一定＝自他船間の距離Ｒが一定＝安全航過距離ＳＤを確保する変針角が一定」の３つの一定関係が成り立つ（これは自他船に速力の大きな差がない場合にも近似的に適用できる）。ここでの変針角は図３（３－１）では角度ｃ及び角度ｄ、図３（３－２）～図３（３－４）では角度ｅ及び角度ｉであり、いずれの出会い角においても２θ_ＳＤとなっていることがわかる。例えば図３（３－１）に示される出会い角が１８０°である場合では、角度ａが二等辺三角形なのでθ_ＳＤ、角度ｂが１８０°－２×θ_ＳＤ、角度ｃが１８０°－角度ｂであるため２θ_ＳＤ、角度ｄが左右対称なので角度ｃと同様に２θ_ＳＤとなる。その他、図３（３－４）に示される出会い角が４５°である場合では、角度ａが出会い角と等しく、角度ｂが（１８０°－出会い角）／２－θ_ＳＤ、角度ｃが二等辺三角形なので角度ｂと同一、角度ｄが１８０°－（角度ｂ＋角度ｃ）、角度ｅが（角度ｄ－角度ａ）＝２θ_ＳＤ、角度ｆが（１８０°－出会い角）／２＋θ_ＳＤ、角度ｇが二等辺三角形なので角度ｆと同一、角度ｈが１８０°－（角度ｆ＋角度ｇ）、角度ｉが（角度ａ－角度ｈ）＝２θ_ＳＤとなる。この算出手法は図３（３－２）、図３（３－３）の場合においても同様である。

以上のように、３つの一定関係がいずれの見合い関係においても成り立つことから、行会い時における自他船間の距離を基準にとり基準船間距離とし、行会い時におけるＴＣＰＡとＴＣＰＡが等しい行会い以外の各見合い関係における距離のそれぞれを、基準船間距離になるまで引き延ばすと（図４参照）、引き延ばした際のＴＣＰＡ（以後ＴＣＰＡ’と称する）は、下記の式（１）及び式（２）から、式（３）とすることができる。なお、図４における縦軸および横軸はそれぞれ２つの船舶間の船間距離を示している。また、破線で示される２つの円弧のうち、内側が引き延ばし前の船間距離を示し、外側が基準船間距離を示している。

式（１）～式（３）におけるＲは船間距離、Ｖｒは相対速力、ＳＤは安全航過距離、θ_ＳＤは安全航過距離からなる円の接線のＣＰＡ角、添字_ＸＸは出会い角を示している。なお、式（３）はＴＣＰＡが一定｛Ｒ_ＸＸ／Ｖｒ_ＸＸ＝一定｝の条件を用いて、距離比の式に変換したものである。この式（３）は、ＴＣＰＡ’が「元のＴＣＰＡ×基準船間距離／引き延ばし前の船間距離」から算出できることを示している。

このＴＣＰＡ’を「ＴＣＰＡの重み係数」とし、これを見合い関係毎に距離比を用いて算出、具体的には行会い関係におけるＴＣＰＡ重み係数を１とし、それとの比で各見合い関係の重み係数の比を算出することにより、上述した重み係数比テーブルを作成することができる。

図５は、重み係数比テーブルを示す図である。なお、図５において、縦軸には重み係数比、横軸には出会い角が示されており、符号Ｂが各出会い角における重み係数比を示す重み係数比曲線を示す。図５に示されるように、本実施形態に係る重み係数比曲線Ｂは、行会い時である出会い角１８０°を１としたため、出会い角が鋭角になるに従い、重み係数比は漸次増加することとなる。例えば出会い角１８０°と出会い角６０°とでは重み係数比が２倍、即ち重み係数が２倍となることがわかる。したがって、出会い角１８０°時のＴＣＰＡを予め基準値として用意しておけば、現在の出会い角から重み係数比テーブルに基づいて重み係数比を抽出し、これを基準値に乗じることで当該出会い角の重み係数を割り出すことができる。

本実施の形態においては、上述した基準値をＴＣＰＡ重み係数算出値として予め記憶装置３３に記憶しておき、重み係数Ｗ_ＴＣＰＡを設定する際にはＴＣＰＡ重み係数算出値と重み係数比テーブルから割り出した現状の出会い角における重み係数比とを乗じて重み係数Ｗ_ＴＣＰＡを設定する。ＴＣＰＡ重み係数算出値は、例えば一般的なＴＣＰＡしきい値である１５分を初期値として設定しておき、大洋航海か沿岸航海か、船舶の輻輳(混雑)状況にあるか等の自船がおかれている状況に応じて自動または操船者による手動で１０分や２０分等に適宜調節可能としておくことが好ましい。

なお、例えば３０°等の後方横切りといった出会い角があまりに小さい場合、重み係数が過度に増大することとなる。そのため、本実施形態においては追越し（他船が前方かつ自船より低速）／被追越し（他船が後方かつ自船より高速）関係の場合も考慮し、行会い関係の値に所定の値を乗じて重み係数に上限を設け、抑制するようにしている。この所定の値は３～４、即ち行会い関係の値１を３～４倍にして上限を設けることが好ましい。これは、標準的なＴＣＰＡしきい値である１５分を行会い時のＴＣＰＡ重み係数にした場合、３～４倍は４５～６０分となる。速力１６ｋｎｏｔで１２～１６ＮＭ、１２ｋｎｏｔで９～１２ＮＭの距離を衝突に至るまでに航行することとなり、それ以上は長すぎると判断できるためである。

さらに、追越しと被追越しを比べた場合、被追越しの方が早めに注意すべきである。したがって、双方の上限値に差、より具体的には被追越しと比べて追越しを所定の割合低減させることが好ましい。この所定の割合は適宜設定すればよいが、８０％程度とすることが好ましい。なお、この図においては、重み係数比の上限を行会い関係における値の３倍に設定し、横軸に平行な線が重み係数曲線Ｂと交わる点で結合させている。また、追越しの上限値を、被追越しの上限値の８０％に抑制している。

また、図６に示されるように、追越し／被追越しの場合の上限を１点に集中させるようにしてもよい。この図においては、重み係数曲線Ｂ及び上限値については図６に示した重み係数比テーブルと同一であるが、２つの上限値を共に１点（＝９０°／８）の出会い角の範囲に限定し、そこから双方共に出会い角６０°の地点で元の重み係数曲線Ｂと結合させている。なお、上限値の限定角度（９０°／８）や重み係数曲線Ｂの結合角度（６０°）の値はこれに限定されるものではなく、結合角度を各上限値で異なるようにしてもよい。また、図５及び図６に示される重み係数比テーブルは、その重み係数比の値や追越し／被追越しの上限の値等を、船舶の種類や船舶の状況等に応じて適宜設定変更可能とすることが好ましい。

本実施形態においては、以上により設定された重み係数Ｗ_ＴＣＰＡでＴＣＰＡを除することにより、ＴＣＰＡを正規化する。ＴＣＰＡを正規化することにより、例えばＤＣＰＡが等しく出会い角が異なる、２つの見合い関係においては、互いのＴＣＰＡが異なる場合はＴＣＰＡの正規化値が同一であれば見合い関係によらず「同じ変針角で避けて安全航過距離を確保できる」状況であると評価できる。一方でＴＣＰＡが等しい場合は、上述したようにＴＣＰＡの正規化値が見合い関係に応じて異なるため、見合い関係毎に異なる即ち操船者の感覚に沿った、衝突危険の度合いを判定することができる。

次に、重み係数Ｗ_ＤＣＰＡ及びＤＣＰＡの正規化について説明する。図７はＤＣＰＡ重み係数について説明するための図である。本実施形態においては、図７に示されるように、重み係数Ｗ_ＤＣＰＡを安全航過距離ＳＤ、即ち従来のＤＣＰＡしきい値を基準とし、これよりも値が増大するように設定する。具体的には、安全航過距離を２０～３０％増加させて設定することが好ましい。この安全航過距離の増加割合は、後述する衝突の危険性の度合いを示す正規化ＣＰＡリスク（危険度）を算出する都合上、設定されたものである。したがって当該増加割合の根拠については正規化ＣＰＡリスクの説明時に詳述する。

本実施形態においては、この増加割合をＤＣＰＡ重み係数算出値として１．２～１．３の数値範囲内、好ましくは１．２５で予め設定しておき、適宜安全航過距離に掛け合わせて重み係数Ｗ_ＤＣＰＡを算出する。以上により設定された重み係数Ｗ_ＤＣＰＡでＤＣＰＡを除することにより、ＴＣＰＡと同様にＤＣＰＡを正規化することができる。

（機能構成）
上述した航行支援装置３の各種機能について説明する。図８は本実施形態に係る航行支援装置３の機能構成を示すブロック図である。航行支援装置３は、情報取得部３０１と、ＣＰＡ算出部３０２と、重み係数設定部３０３と、正規化部３０４と、判定部３０５と、報知部３０６とを機能として備える。

情報取得部３０１は、図示しないレーダ装置のＴＴ（Target Tracking）やセンサ類４、ＡＩＳ５及びＡＩＳ６から、船舶情報を取得すると共に、ＣＰＡ算出部３０２により算出されたＴＣＰＡ、ＤＣＰＡ、及び出会い角を取得する。ここで取得される船舶情報は、出会い角の算出や、ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡ算出に必要な情報であり、具体的には船舶１の速力及び針路（船首方位）、船舶２との相対距離、船舶２の真方位、真針路、及び真速力等が含まれる。

ＣＰＡ算出部３０２は情報取得部３０１により取得された船舶情報に基づいて、ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡの算出と、出会い角の算出とを行う。

重み係数設定部３０３は、重み係数比テーブル、安全航過距離、ＴＣＰＡ重み係数算出値、及びＤＣＰＡ重み係数算出値に基づいて重み係数Ｗ_ＴＣＰＡ、Ｗ_ＤＣＰＡを設定する。

正規化部３０４は、上述した正規化処理、即ち重み係数設定部３０３により設定された各重み係数を用い、取得されたＴＣＰＡ及びＤＣＰＡを除することで正規化ＴＣＰＡ及び正規化ＤＣＰＡを算出する。以後、算出した正規化ＴＣＰＡおよび正規化ＤＣＰＡの値をまとめて正規化ＣＰＡ値（正規化値）と称する。

判定部３０５は、正規化部３０４により算出された正規化ＣＰＡ値に基づいて、自船の他船に対する衝突危険の状況を判定する。本実施形態においては「安全」、「注意」、「危険」、「重危険」、及び「緊急」等にレベル分けされた正規化ＣＰＡリスクを算出して判定を行う。

報知部３０６は、判定部３０５により判定された判定結果である正規化ＣＰＡリスク等を、ディスプレイへの表示や音響等により操船者に対して報知する。

（危険状況判定処理の詳細）
以下、本実施形態に係る航行支援装置３により実行される危険状況判定処理について、図９を用いて詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る危険状況判定処理を示すフローチャートである。なお、本実施形態に係る危険状況判定処理は、船舶２がレーダ装置により捕捉されるか、または、ＡＩＳ５及びＡＩＳ６から船舶情報を取得することをトリガとして実行、換言すれば船舶２のＴＣＰＡ及びＤＣＰＡ、出会い角が算出可能な状態において実行され、当該状態が継続する限り定期的に実行される。また、船舶２が複数あった場合はそれぞれの船舶２に対しても実行される。したがって、危険状況判定処理は操船者が処理の停止を入力するか、レーダ装置が船舶２を捕捉しなくなる等の船舶情報が取得できなくなるまで実行されることとなる。

図９に示されるように、先ず情報取得部３０１はレーダ装置のＴＴやセンサ類４、ＡＩＳ５及びＡＩＳ６から取得した各種データを船舶情報として取得する（Ｓ１０１）。船舶情報取得後、ＣＰＡ算出部３０２は、船舶情報に基づいてＴＣＰＡ、ＤＣＰＡ、及び出会い角を算出する（Ｓ１０２）。なお、船舶情報に基づくＴＣＰＡ及びＤＣＰＡの算出方法は既存の手法を用いればよいため、ここでの詳細な算出方法は割愛する。出会い角の算出は、例えば船舶情報に含まれる船舶１及び船舶２の針路と、船舶２の真方位とにより算出する。

算出後、重み係数設定部３０３は、重み係数Ｗ_ＴＣＰＡ及び重み係数Ｗ_ＤＣＰＡを設定する（Ｓ１０３）。具体的には、重み係数設定部３０３は、記憶装置３３に記憶された重み係数比テーブルとＴＣＰＡ重み係数算出値とを読み出し、算出された出会い角に対応する重み係数比を割り出すと共に、割り出した重み係数比にＴＣＰＡ重み係数算出値を乗じて重み係数Ｗ_ＴＣＰＡを設定する。また重み係数設定部３０３は、記憶装置３３に記憶された安全航過距離とＤＣＰＡ重み係数算出値とを読み出し、これらを掛け合わせて重み係数Ｗ_ＤＣＰＡを設定する。なお、安全航過距離とＤＣＰＡ重み係数算出値とは調節可能な固定値として予め用意されたものであるため、重み係数Ｗ_ＤＣＰＡという形で予め掛け合わせた状態で記憶装置３３に記憶させておき、これを適宜取得するようにしてもよい。これは重み係数比とＴＣＰＡ重み係数算出値とにおいても同様である。

各重み係数設定後、正規化部３０４は取得したＴＣＰＡ及びＤＣＰＡと、設定した重み係数Ｗ_ＴＣＰＡ、Ｗ_ＤＣＰＡとに基づいて正規化処理を行い、正規化ＣＰＡ値を算出する（Ｓ１０４）。本実施形態においては、ＴＣＰＡ／Ｗ_ＴＣＰＡを正規化ＴＣＰＡとし、ＤＣＰＡ／Ｗ_ＤＣＰＡを正規化ＤＣＰＡとして算出する。このような正規化ＣＰＡ値によれば、それらの値が小さければ小さい程、自他船の衝突する危険性が高まるとすることができる。なお、後述するリスク判定処理の都合上、ＤＣＰＡ＞Ｗ_ＤＣＰＡではＤＣＰＡ／Ｗ_ＤＣＰＡを１とし、ＴＣＰＡ＞Ｗ_ＴＣＰＡではＴＣＰＡ／Ｗ_ＴＣＰＡを１とすることが好ましい。

正規化ＣＰＡ値算出後、判定部３０５は、正規化ＣＰＡ値に基づいてリスク判定処理を行う（Ｓ１０５）。本実施形態に係るリスク判定処理は、正規化ＣＰＡ値に基づいて、船舶２との衝突の危険性の度合いを示す正規化ＣＰＡリスクを算出する処理である。正規化ＣＰＡリスク（Ｒｉｓｋ）は、下記（４）式により算出することができる。但し、ＴＣＰＡ＜０ではＲｉｓｋ＝０とする。

この（４）式と正規化ＣＰＡ値の性質とからわかるように、正規化ＣＰＡリスクは１に近づくにつれて衝突の危険性が増加し、０に近づくにつれて危険性が減少する。したがって、例えば０以上０．２未満を「安全」、０，２以上０．４未満を「注意」、０．４以上０．６未満を「危険」、０．６以上０．８未満を「重危険」、０．８以上１未満を「緊急」とレベル分けすれば、正規化ＣＰＡリスクを算出するのみで現状における衝突危険性を容易に判定することができる。

ここで、ＤＣＰＡ重み係数算出値を１．２～１．３、即ち安全航過距離の増加割合を２０％～３０％とすることが好ましいと以前に説明したが、これは正規化ＣＰＡリスク０．２前後を注意すべき値と設定するためである。つまりＤＣＰＡ＝安全航過距離の状況であれば正規化ＣＰＡリスクは（４）式から値が０となってしまうため、計算式「１－（ＤＣＰＡ／Ｗ_ＤＣＰＡ）」（図７に示される符号Ｃの勾配）をそれなりに注意すべき値として０～１の範囲における０．２前後をとるようにすることが好ましい。これには安全航過距離を２５％増しとすれば、計算式において「１－（１／１．２５）＝正規化ＣＰＡリスク０．２」とすることができる。なお、ここでのレベル分けは適宜調節可能とし、その間隔（上記の例では０．２刻み）も調節可能とすることが好ましい。

リスク判定処理後、報知部３０６は、現時点において本処理の判定対象となっている船舶２を含む他船の各正規化ＣＰＡリスクに基づき、正規化ＣＰＡリスクが高い船舶順に、即ち最も正規化ＣＰＡリスクが高い船舶を１位として注意すべき他船の優先順位を設定する（Ｓ１０６）。優先順位設定後、報知部３０６は、船舶２の正規化ＣＰＡリスク及び優先順位をディスプレイ上に表示し（Ｓ１０７）、本フローは終了となる。当該表示としては、例えばレーダ装置からのレーダビデオ信号に基づいてレーダ指示器により表示される船舶２のシンボル表示に対して正規化ＣＰＡリスクと共に優先順位を示す値や記号を付与する手法が挙げられる。また、正規化ＣＰＡリスク及び／又は優先順位に応じて、船舶２のシンボル表示の色や形を変更するようにしてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡを重み係数により正規化、特にＴＣＰＡを出会い角に応じた重み係数で正規化することにより、操船者の感覚に極めて近い衝突危険の判定を可能とすることができる。また、正規化ＴＣＰＡ及び正規化ＤＣＰＡに基づいて正規化ＣＰＡリスクを算出することにより、操船者に対して直感的に把握可能な指標を提示することができる。さらに、正規化ＣＰＡリスクに応じた優先順位を複数の他船に対して設定することができるため、操船者は危険を回避すべき優先順位を容易に判断することができる。

なお、本実施形態においては、報知部３０６は正規化ＣＰＡリスク及び優先順位をディスプレイに表示する視覚的な報知を行うと説明したが、これに限定されるものではない。例えば正規化ＣＰＡリスクが「注意」～「緊急」であれば警報音が発せられ、「注意」から「緊急」へレベルが上がるに従いその警報音の種類が異なる等、音による報知を行ってもよい。

また、本実施形態においては、正規化ＣＰＡ値を用いて正規化ＣＰＡリスクを算出し、これを操船者に報知したが、レーダ装置のＴＴの１機能である試行操船に対して正規化ＣＰＡ値を試行操船における危険状況変化の確認に用いるようにしてもよい。

また、本発明に係る船舶用航行支援装置は必ずしも船舶に搭載される必要はなく、例えば地上施設に配備され、航行中の船舶１及び船舶２の船舶情報を収集して危険状況判定処理を行うようにしてもよい。この場合、正規化ＣＰＡリスクの報知等は双方の船舶になされる。また、本実施形態のように実際の航行中の状態（オンライン状態）において使用してもよいが、収集した船舶情報を用いて仮想的な船舶の避航動作の妥当性検証等、実際に航行していない状態（オフライン状態）でのシミュレーション装置として適用してもよい。

また、本実施形態においては、重み係数Ｗ_ＤＣＰＡ算出にＤＣＰＡ重み係数算出値を用いて安全航過距離の値を増加させたが、ＤＣＰＡ重み係数算出値により値の増加をせずに重み係数Ｗ_ＤＣＰＡ＝安全航過距離としても、ある程度の精度を維持して（正規化ＣＰＡリスク０．２前後以外には影響が少ないため）操船者の感覚に沿った衝突危険の判定を行うことができる。

また、本実施形態においては、正規化ＣＰＡ値に基づいて正規化ＣＰＡリスクを算出したが、判定部３０５が正規化ＣＰＡリスクの代わりに、または正規化ＣＰＡリスクと共に正規化ＣＰＡ座標系を用いて衝突の危険性を判定するようにしてもよい。

図１０は、複数の船舶の正規化ＣＰＡ値がプロットされた正規化ＣＰＡ座標系を示す図である。ここでの正規化ＣＰＡ座標系においては縦軸が正規化ＴＣＰＡであるＴＣＰＡ／Ｗ_ＴＣＰＡであり、横軸が正規化ＤＣＰＡであるＤＣＰＡ／Ｗ_ＤＣＰＡである。したがって、船舶２の正規化ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡの値が１に近いほど、即ち座標系の右上にプロットされるほど衝突の危険性は低く、船舶２の正規化ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡの値が０に近いほど、即ち座標系の左下にプロットされるほど衝突の危険性は高くなる。このように構築された正規化ＣＰＡ座標系上に複数の船舶２の正規化ＣＰＡ値が座標値としてそれぞれプロットされることにより、船舶２の衝突の危険性の度合い及びその優先順位を容易に判定することができる。

また、図１０に示される正規化ＣＰＡ座標系においては、下記（５）式により算出される危険度曲線Ｄ１～Ｄ１０を正規化ＣＰＡリスクのレベル毎に算出し、これを重畳表示している。

報知部３０６は、この危険度曲線Ｄ１～Ｄ１０が重畳表示された正規化ＣＰＡ座標系をディスプレイ等に表示することにより、船舶２の正規化ＣＰＡリスクを容易に視認することを可能とする。例えば危険度曲線Ｄ８とＤ９との間、及び危険度曲線Ｄ９外にシンボルが位置する３つの船舶２は比較的安全または安全であると判断できるが、危険度曲線Ｄ７とＤ８との間にシンボルが位置する船舶２は注意が必要であると判断できる。一方、危険度曲線Ｄ４とＤ５との間にシンボルが位置する船舶２は危険な状況にあり細心の注意を払う必要があると判断できる。なお、この座標系に示される船舶２はそれぞれレーダ指示器に示される船舶と対応付けられるように色や番号（ＩＤ）を付す等して互いに識別可能にすることが好ましい。なお、図１０に示される危険度曲線Ｄ１、Ｄ２、・・・、Ｄ９はそれぞれＲｉｓｋ＝０．９、０．８、・・・、０．１の曲線であり、危険度曲線Ｄ１０はＲｉｓｋ＝０．０１の曲線である（（５）式から明らかなようにＲｉｓｋ＝０では曲線が描けないため、Ｒｉｓｋ＝０．０１とした）。

このように正規化ＣＰＡ座標系に船舶２をプロットすることにより、自他船の挙動を直感的に視認することも可能となる。図１１は、正規化ＣＰＡ座標系における他船の挙動を説明するための図である。自他船が共に行動変化せずに、即ち一定の針路及び速力を保持したまま進行する場合は、図１１の符号Ｅに示されるように時間経過と共にプロットした船舶２のアイコンが真っ直ぐ下方に移動することとなる。同様に正規化ＤＣＰＡ値が０であれば符号Ｆに示されるように真っ直ぐ下方に移動して自他船が衝突することとなる。

なお、図１２に示されるように、避航操船など自船（他船でもよい）が行動変化した時の船舶２のアイコンは、符号Ｇに示されるように上方に動くよう回避すればＴＣＰＡが増加して時間的余裕を持つことができ、符号Ｈに示されるように右に動けばＤＣＰＡが増加して空間的（距離的）余裕を持つことができる。通常の避航操船を行うと船舶２のアイコンは上または右に移動することとなる。一方、符号Ｉは、行動変化の結果、プロットした船舶２のアイコンの下方への移動が、行動変化する前の下方への移動に比べて増加（速力が増加）した場合を示しており、オンライン状態であれば、意図して又は結果として「早く通り過ぎる」ことを確認することができる。オフライン状態であれば、ここは「あえて早く通り過ぎようとした」と推定することができる。

本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の各実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。

１，２ 船舶（第１船舶、第２船舶）
３ 航行支援装置（船舶用航行支援装置）
３０１ 情報取得部（取得部）
３０３ 重み係数設定部
３０４ 正規化部
３０５ 判定部
３０６ 報知部

Claims (9)

1. 第１船舶及び第２船舶についてのＴＣＰＡと、前記第１船舶及び第２船舶間の出会い角とを取得する取得部と、
   前記取得された出会い角及びＴＣＰＡに基づいて、該ＴＣＰＡに対応する第１重み係数を設定する重み係数設定部と、
   前記第１重み係数を用いて前記取得されたＴＣＰＡを正規化し、前記第１船舶及び前記第２船舶の衝突危険を判定するための正規化値を算出する正規化部と
   を備えることを特徴とする船舶用航行支援装置。
2. 前記重み係数設定部は、出会い角と第１重み係数との関係を示す重み係数情報に基づいて、前記取得された出会い角に対応する第１重み係数を割り出す
   ことを特徴とする請求項１記載の船舶用航行支援装置。
3. 前記第１重み係数は、所定の出会い角以下の角度については一定の値となる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の船舶用航行支援装置。
4. 前記取得部は、前記第１船舶及び前記第２船舶についてのＤＣＰＡを取得し、
   前記正規化部は、前記第１重み係数を用いて前記取得されたＴＣＰＡを正規化すると共に、所定の第２重み係数を用いて前記取得されたＤＣＰＡを正規化することにより前記正規化値を算出する
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の船舶用航行支援装置。
5. 前記第２重み係数は、安全航過距離または該安全航過距離を所定の割合増加させた値である
   ことを特徴とする請求項４記載の船舶用航行支援装置。
6. 前記正規化部は、ＴＣＰＡを第１重み係数で除すると共に、ＤＣＰＡを第２重み係数で除することにより前記正規化されたＴＣＰＡ及びＤＣＰＡを算出する
   ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の船舶用航行支援装置。
7. 前記正規化値に基づいて、前記第１船舶及び前記第２船舶が衝突する危険性を判定する判定部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の船舶用航行支援装置。
8. 前記判定部は、前記正規化値に基づいて、前記第１船舶及び前記第２船舶における衝突の危険性の度合いを示す危険度を算出する
   ことを特徴とする請求項７記載の船舶用航行支援装置。
9. 前記判定部は、正規化値と前記第１船舶及び前記第２船舶における衝突の危険性の度合いとの関係を示す正規化ＣＰＡ座標系上に、前記正規化値をプロットすることにより前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項７または請求項８記載の船舶用航行支援装置。

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