JP7482068B2 - 経路生成装置、及び、船舶 - Google Patents

Description

本発明は、経路生成装置、及び、船舶に関する。

特許文献１に記載されている航行ルート生成装置は、ユーザーにより設定されたホームルートを用いて、航行ルートの生成を行う。

特開２０１９－１２０４９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている航行ルート生成装置では、ユーザーは、ホームルートに含まれる複数の変針点の位置を指定することを要求される。各変針点の位置を指定する作業は、ユーザーにとって煩わしい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザーの煩わしさを軽減しつつ、着岸経路を生成することの可能な経路生成装置、及び、船舶を提供することにある。

本発明の一局面によれば、経路生成装置は、表示部と、停船位置入力部と、着岸経路生成部とを備える。表示部は、海図を表示する。停船位置入力部は、前記海図における船舶の着岸時の停船位置の入力を受け付ける。着岸経路生成部は、岸の形状を示す岸データに基づいて、前記船舶の始点位置から前記停船位置までの着岸経路を生成する。前記表示部は、前記海図上に前記着岸経路を表示する。

本発明の他の局面によれば、船舶は、上記経路生成装置と、操船制御装置とを備える。操船制御装置は、前記経路生成装置によって生成された着岸経路に従った自動操船を、第１操船モード及び第２操船モードで実行する。前記第１操船モードは、船舶の船首方向の変更を伴って前記船舶を移動する操船モードを示す。前記第２操船モードは、前記船首方向を維持した状態で前記船舶を移動することの可能な操船モードを示す。前記船首方向は、前記船舶の船尾から船首に向かう方向を示す。前記着岸経路は、前記船舶の始点位置から着岸時の停船位置までの経路を示し、前記船舶が経由すべき複数の経由点を含む。前記複数の経由点は、前記始点位置と前記停船位置との間に配列される。前記操船制御装置は、少なくとも、前記停船位置と、前記停船位置の後方直近の前記経由点との間において、前記第２操船モードで前記自動操船を実行する。操船制御装置は、前記着岸経路のうち、前記第２操船モードで前記自動操船を実行しない経路では、前記第１操船モードで前記自動操船を実行する。

本発明によれば、ユーザーの煩わしさを軽減しつつ、着岸経路を生成することの可能な経路生成装置、及び、船舶を提供できる。

本発明の実施形態に係る船舶の構成を示す図である。 本実施形態において着岸経路生成前のマップ画面を示す図である。 本実施形態において着岸経路生成後のマップ画面を示す図である。 本実施形態において自動着岸中のマップ画面を示す図である。 本実施形態において自動着岸後のマップ画面を示す図である。 本実施形態に係る着岸操船方法の前段を示すフローチャートである。 本実施形態に係る着岸操船方法の後段を示すフローチャートである。 本実施形態に係る着岸経路生成処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、本実施形態に係る海図膨張加工前の海図を示す模式図である。（ｂ）は、本実施形態に係る海図膨張加工後の海図を示す模式図である。 （ａ）は、本実施形態に係る多角形近似処理後の海図を示す模式図である。（ｂ）は、本実施形態に係るボロノイ図適用処理の実行結果を示す模式図である。（ｃ）は、本実施形態に係る無効要素除去処理の実行結果を示す模式図である。 本実施形態に係る海図膨張加工処理～無効要素除去処理を、仮想マリーナを示す海図に対して実行したときの実行結果を示す模式図である。 （ａ）は、本実施形態に係る経由点再配置処理を説明するための図である。（ｂ）は、本実施形態に係る経路平滑化処理を説明するための図である。 本実施形態に係る船舶制御情報設定処理を説明するための図である。 本実施形態に係る着岸経路を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１～図１４を参照して、本発明の実施形態に係る船舶ＶＬを説明する。図１は、本実施形態に係る船舶ＶＬの構成を示す図である。

図１に示すように、船舶ＶＬは、経路生成装置１と、位置検出部２と、姿勢検出部３と、障害物検出部４と、操船制御装置５と、推進装置６と、操船機構７とを備える。

経路生成装置１は、船舶ＶＬの経路を生成する。経路生成装置１の詳細は後述する。

位置検出部２は、船舶ＶＬの位置（例えば、地球上の位置）を検出して、船舶ＶＬの位置を示す位置情報を経路生成装置１に出力する。位置検出部２は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）装置であり、衛星からＧＮＳＳ電波を受信し、測位計算を行うことによって、船舶ＶＬの位置を取得する。

姿勢検出部３は、船舶ＶＬの姿勢（例えば、船首の向き）を検出して、船舶ＶＬの姿勢を示す姿勢情報を船舶ＶＬに出力する。船舶ＶＬの姿勢は、典型的には、船舶ＶＬの船首の向きを示す。姿勢検出部３は、例えば、方位センサであり、船舶ＶＬの船首の向きを取得する。方位センサは、例えば、磁気方位センサ又はサテライトコンパスである。

障害物検出部４は、陸上又は水上の障害物を検出して、障害物を示す障害物情報を船舶ＶＬに出力する。障害物検出部４は、例えば、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）であり、パルス光を照射することで、船舶ＶＬの周囲の障害物の有無を反射光により検出する。障害物がある場合は、ＬＩＤＡＲは、反射光を受光したときのパルス光の向きと、受光までの時間とに基づいて、障害物の方位と距離とを検出する。ＬＩＤＡＲは、障害物の方位と距離との検出結果に基づいて、船舶ＶＬの周囲に存在する障害物を表す点群データを取得する。

操船制御装置５は、推進装置６を制御することによって、船舶ＶＬの移動を制御する。操船制御装置５は、コンピュータによって構成される。コンピュータは、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。コンピュータは、プロセッサ及び記憶装置を備える。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。記憶装置は、データ及びコンピュータプログラムを記憶し、例えば、主記憶装置と、補助記憶装置とを備える。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリ、ソリッドステートドライブ、及び／又は、ハードディスクドライブである。記憶装置は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的コンピュータ読取可能記憶媒体の一例に相当する。

推進装置６は、操船制御装置５による制御に従って、船舶ＶＬの移動方向を定めるとともに、船舶ＶＬに推進力を発生させる。

具体的には、推進装置６は、一対のスクリュー６１Ｌ、６１Ｒ、及び、駆動源（不図示）を備える。駆動源は、例えば、エンジン及び／又は電動モータである。

スクリュー６１Ｌ、６１Ｒは、船舶ＶＬの船尾の左右両側に配置される。推進装置６は、駆動源の駆動力によりスクリュー６１Ｌ、６１Ｒを回転させる。スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸の向きは、鉛直方向の軸（以下、「鉛直軸」と記載）を中心として変更可能である。つまり、スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸は、鉛直軸を中心として回動する。推進装置６は、各スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸の向き、停止／正転／逆転、及び回転速度を、互いに独立して変更することができる。

推進装置６は、各スクリュー６１Ｌ、６１Ｒを制御することによって、船舶ＶＬの前進、後進、船首方向を維持した状態での平行移動、及び、その場旋回を実行できる。船首方向を維持した状態での平行移動は、例えば、左右方向への平行移動、又は、船首方向に対して斜め方向への平行移動である。

船首方向は、船舶ＶＬの船首の向きを示し、船舶ＶＬの船尾から船首に向かう方向である。船首方向は、船舶ＶＬの前後方向に略平行である。左右方向は、水平方向に略平行であり、船舶ＶＬの船首方向に略直交する方向を示す。

操船機構７は、ユーザーの操作を受け付けて、ユーザーの操作に応じた操作信号を操船制御装置５に出力する。

具体的には、操船機構７は、ステアリングホイール７１と、スロットルレバー７２と、ジョイスティック７３とを備える。

ステアリングホイール７１は、スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸を、鉛直軸を中心に回動させる際の回動角度を変更する。その結果、スクリュー６１Ｌ、６１Ｒは、舵としても機能する。ステアリングホイール７１は、左右方向に回転可能である。スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸は、ステアリングホイール７１の回転に応じて鉛直軸を中心に回動する。操船機構７は、ステアリングホイール７１の回転角度に応じた操作信号を操船制御装置５に出力する。

スロットルレバー７２は、スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転数及び回転方向を、スクリュー６１Ｌ、６１Ｒごとに変更する。具体的には、スロットルレバー７２は、スクリュー６１Ｌの回転数及び回転方向を変更する左レバー（不図示）と、スクリュー６１Ｒの回転数及び回転方向を変更する右レバー（不図示）とを備える。スロットルレバー７２は、前後方向に移動可能である。操船機構７は、スロットルレバー７２の位置に応じた操作信号を操船制御装置５に出力する。

ジョイスティック７３は、前後方向及び左右方向に傾倒可能であり、かつ、軸心周りに回転可能である。ジョイスティック７３の傾倒方向、傾倒角度、回転方向、及び、回転角度に応じて、各スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸の向き、停止／正転／逆転、及び回転速度が変更される。操船機構７は、ジョイスティック７３の傾倒方向、傾倒角度、回動方向、及び、回動角度に応じた操作信号を操船制御装置５に出力する。

ここで、操船制御装置５は、４つの操船モードを有する。具体的には、操船制御装置５は、手動操船モード、自動操船モード、ステアリングモード、及び、ジョイスティックモードを有する。

ステアリングモードは、「第１操船モード」の一例に相当する。ジョイスティックモードは、「第２操船モード」の一例に相当する。

手動操船モードは、ユーザーによる操船機構７の操作に応じて船舶ＶＬを移動させる操船モードを示す。従って、操船制御装置５は、手動操船モードにおいては、操船機構７からの操作信号に基づいて推進装置６を制御することで、船舶ＶＬの移動を制御する。

具体的には、手動操船モードは、ユーザーによって操船機構７が操作されたときの操船機構７からの操作信号に応じて推進装置６を制御することで、船舶ＶＬを移動させる操船モードを示す。更に具体的には、手動操船モードは、ユーザーによるステアリングホイール７１及びスロットルレバー７２の操作に基づく操作信号、又は、ユーザーによるジョイスティック７３の操作に基づく操作信号に応じて、船舶ＶＬを移動させる操船モードを示す。

自動操船モードは、コンピュータによって船舶ＶＬを移動させる操船モードを示す。この場合のコンピュータは、操船制御装置５である。具体的には、自動操船モードは、コンピュータによって推進装置６を制御することで、船舶ＶＬを移動させる操船モードを示す。更に具体的には、自動操船モードは、コンピュータによって、経路生成装置１が生成した経路に従って船舶ＶＬを移動させる操船モードを示す。なお、自動操船モードでは、例えば、ユーザーによる操船機構７の操作は介在されない。

ステアリングモードは、船舶ＶＬの船首方向の変更を伴って船舶ＶＬの移動方向を変更する操船モードを示す。また、ステアリングモードにおいて、船舶ＶＬを直進させることも可能である。

ジョイスティックモードは、船舶ＶＬの船首方向を維持した状態で船舶ＶＬを平行移動することの可能な操船モードを示す。また、ジョイスティックモードにおいて、船舶ＶＬを、その場旋回させたり、船舶ＶＬを直進移動させたりすることも可能である。

操船制御装置５は、手動操船モードにおいてステアリングモードによって船舶ＶＬを移動させることができる。この場合、操船制御装置５は、ユーザーによるステアリングホイール７１及びスロットルレバー７２の操作に基づく操作信号応じて推進装置６を制御することで、船舶ＶＬを移動させる。手動操船モードにおいてステアリングモードによって船舶ＶＬを移動させるモードを「手動ステアリングモード」と記載する場合がある。

操船制御装置５は、手動操船モードにおいてジョイスティックモードによって船舶ＶＬを移動させることができる。この場合、操船制御装置５は、ユーザーによるジョイスティック７３の操作に基づく操作信号応じて推進装置６を制御することで、船舶ＶＬを移動させる。手動操船モードにおいてジョイスティックモードによって船舶ＶＬを移動させるモードを「手動ジョイスティックモード」と記載する場合がある。

操船制御装置５は、自動操船モードにおいてステアリングモードによって船舶ＶＬを移動させることができる。この場合、操船制御装置５は、ユーザーによるステアリングホイール７１及びスロットルレバー７２の操作に応じた操作信号と同じ機能の制御信号によって推進装置６を制御することで、船舶ＶＬを移動させる。自動操船モードにおいてステアリングモードによって船舶ＶＬを移動させるモードを「自動ステアリングモード」と記載する場合がある。

操船制御装置５は、自動操船モードにおいてジョイスティックモードによって船舶ＶＬを移動させることができる。この場合、操船制御装置５は、ユーザーによるジョイスティック７３の操作に応じた操作信号と同じ機能の制御信号によって推進装置６を制御することで、船舶ＶＬを移動させる。自動操船モードにおいてジョイスティックモードによって船舶ＶＬを移動させるモードを「自動ジョイスティックモード」と記載する場合がある。

引き続き図１を参照して、経路生成装置１を説明する。経路生成装置１は、経路生成ユニット１００と、操作表示ユニット２００とを備える。

操作表示ユニット２００は、ユーザーからの入力操作を受け付けるとともに、各種情報を表示する。具体的には、操作表示ユニット２００は、タッチパネル２１０を備える。タッチパネル２１０は、ユーザーによるタッチ操作を受け付けるとともに、各種情報を表示する。具体的には、タッチパネル２１０は、ディスプレイ２１１と、タッチセンサー２１２とを備える。

ディスプレイ２１１は、各種情報を表示する。ディスプレイ２１１は、例えば、液晶ディスプレイ、又は、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイである。タッチセンサー２１２は、ディスプレイ２１１の表示面に対するタッチ位置を検出して、タッチ位置を示す信号を経路生成ユニット１００に出力する。タッチセンサー２１２は、例えば、面状であり、ディスプレイ２１１の表面又は内部に配置される。タッチセンサー２１２は、例えば、静電容量方式又は抵抗膜方式を採用する。

ディスプレイ２１１は、「表示部」の一例に相当する。タッチセンサー２１２は、「入力部」の一例に相当する。なお、操作表示ユニット２００は、タッチセンサー２１２に代えて、又は、タッチセンサー２１２に加えて、１つ又は複数の他の入力部を備えていてもよい。他の入力部は、例えば、スイッチ、ダイヤル、又は、ポインティングデバイスである。

経路生成ユニット１００は、船舶ＶＬの経路を生成する。経路生成ユニット１００は、コンピュータによって構成される。具体的には、経路生成ユニット１００は、制御部１１０と、記憶部１２０とを備える。

制御部１１０は、プロセッサによって構成される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵである。記憶部１２０は、記憶装置によって構成され、データ及びコンピュータプログラムを記憶する。具体的には、記憶部１２０は、主記憶装置と、補助記憶装置とを備える。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリ、ソリッドステートドライブ、及び／又は、ハードディスクドライブである。記憶部１２０は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。記憶部１２０は、非一時的コンピュータ読取可能記憶媒体の一例に相当する。記憶部１２０は、海図を示す海図データ１２１を記憶する。

本明細書において、「海図」は、海の地図だけでなく、湖及び河川の地図を含む概念である。また、「海図」は、水領域及び岸を含む。「水領域」は、例えば、海、湖、又は、河川である。「岸」は、接岸施設を含む。「接岸施設」は、船舶ＶＬを接岸可能な場所を示す。「接岸施設」は、人工物であってもよいし、自然物であってもよい。「接岸施設」は、例えば、岸壁、桟橋、浮桟橋、又は、物揚場である。また、「岸」は、陸地のうち水に接している領域だけでなく、水際に位置する構造物を含む概念である。また、「岸」は、陸の岸だけでなく、島の岸を含む概念である。

具体的には、海図データ１２１は、「水領域」を示す水領域データ、及び、「岸」を示す岸データを含む。岸データは、例えば、岸の形状を示す。また、「海図」は、水領域に存在する障害物を含んでいてもよい。つまり、海図データ１２１は、水領域に存在する障害物を示す障害物データを含んでいてもよい。「水領域に存在する障害物」は、岩及び島等の自然物であってもよいし、灯台等の人工物であってもよい。「障害物」は、船舶ＶＬの移動及び停船を妨げる人工物又は自然物である。

制御部１１０は、着岸経路生成部１１１と、表示処理部１１２とを含む。具体的には、制御部１１０は、記憶部１２０に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、着岸経路生成部１１１及び表示処理部１１２として機能する。

着岸経路生成部１１１は、海図データ１２１に基づいて、船舶ＶＬの着岸経路を生成する。着岸経路は、船舶ＶＬの始点位置から着岸時の停船位置までの経路を示す。

以下、着岸経路を「着岸経路ＲＴ」と記載し、始点位置を「始点位置ＳＰ」と記載し、停船位置を「停船位置ＥＰ」と記載する場合がある。

表示処理部１１２は、ディスプレイ２１１に表示する画像を示す画像データを生成する。そして、表示処理部１１２は、画像データに基づく画像を表示するように、ディスプレイ２１１を制御する。

本実施形態では、表示処理部１１２は、海図データ１２１によって示される海図、船舶ＶＬの現在位置、及び、船舶ＶＬの着岸経路ＲＴを表示するように、ディスプレイ２１１を制御する。その結果、ディスプレイ２１１は、海図、船舶ＶＬの現在位置、及び、着岸経路ＲＴを表示する。

次に、図１～図５を参照して、ディスプレイ２１１に表示されるマップ画面を説明する。

図２は、着岸経路ＲＴを生成する前のマップ画面ＳＣ１を示す図である。図２に示すように、ディスプレイ２１１はマップ画面ＳＣ１を表示する。マップ画面ＳＣ１は、着岸経路ＲＴが生成される前の初期画面である。

マップ画面ＳＣ１は、第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２を有する。第１領域Ｆ１には海図４１が表示される。海図４１は、水領域４１１（具体的には、水領域画像）と、岸４１２（具体的には岸画像）とを含む。水領域４１１は、例えば、海を示す画像である。岸４１２は、岸を示す画像である。

また、第１領域Ｆ１には、船舶ＶＬの現在位置情報４３が表示される。現在位置情報４３は、船舶ＶＬの現在位置を示す。船舶ＶＬの現在位置は、位置検出部２によって検出される。さらに、第１領域Ｆ１には、船舶ＶＬの船速情報４４が表示される。船速情報４４は、船舶ＶＬの現在の船速を示す。船舶ＶＬの現在の船速は、船速センサ（不図示）によって検出される。船速センサは、例えば、電磁ログ又はドップラーソナーである。位置検出部２が船速センサとして機能してもよい。

さらに、海図４１上には、船舶ＶＬを示す実船舶画像４２が表示される。実船舶画像４２は、船舶ＶＬを模式化した画像である。実船舶画像４２は、海図４１において、船舶ＶＬの現在位置に配置される。従って、実船舶画像４２は、船舶ＶＬの現在位置を示す。また、実船舶画像４２は、船舶ＶＬの現在の姿勢（具体的には、船首の向き）に応じた方向を向いている。船舶ＶＬの現在の姿勢は、姿勢検出部３によって検出される。

第２領域Ｆ２には、メッセージ領域５１、始点位置入力画像５２、停船位置入力画像５３、経路生成指示画像５４、決定指示画像５５、始動指示画像５６、及び、停止指示画像５７が表示される。始点位置入力画像５２、停船位置入力画像５３、経路生成指示画像５４、決定指示画像５５、始動指示画像５６、及び、停止指示画像５７は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のウィジェットであり、例えば、ボタンである。

メッセージ領域５１には、ユーザーに対するメッセージＭＧが表示される。メッセージＭＧは、例えば、着岸経路生成部１１１によって生成される着岸経路ＲＴに従った操船（具体的には自動操船）を行うための手順を示す。

始点位置入力画像５２は、海図４１における船舶ＶＬの始点位置ＳＰの入力を受け付けるためのボタンである。始点位置ＳＰは、着岸経路生成部１１１によって生成される着岸経路ＲＴ（例えば、図３）の始点の位置を示す。ユーザーによって始点位置入力画像５２がタッチ操作されると、着岸経路生成部１１１は、始点位置ＳＰを受付可能な状態になる。そして、ユーザーが、タッチ操作によって海図４１上で所望の始点位置ＳＰを指定すると、着岸経路生成部１１１は、ユーザーによって指定された始点位置ＳＰを記憶部１２０に登録する。つまり、タッチセンサー２１２が、海図４１における船舶ＶＬの始点位置ＳＰの入力を受け付け、記憶部１２０が始点位置ＳＰを記憶する。タッチセンサー２１２は、「始点位置入力部」の一例に相当する。図２では、ディスプレイ２１１は、始点位置ＳＰを示す特定画像（図２の例では、「Ｘ」）を表示している。

本実施形態では、ユーザーは、所望の始点位置ＳＰを入力できるので、ユーザーの利便性を向上できる。

他の例として、着岸経路生成部１１１は、船舶ＶＬの現在位置を、船舶ＶＬの始点位置ＳＰに設定して、着岸経路ＲＴを生成してもよい。この場合は、始点位置ＳＰの入力を省略できるので、ユーザーの煩わしさを更に低減できる。

停船位置入力画像５３は、海図４１における船舶ＶＬの着岸時の停船位置ＥＰの入力を受け付けるためのボタンである。停船位置ＥＰは、着岸経路生成部１１１によって生成される着岸経路ＲＴ（例えば、図３）の終点の位置を示す。ユーザーによって停船位置入力画像５３がタッチ操作されると、着岸経路生成部１１１は、停船位置ＥＰを受付可能な状態になる。そして、ユーザーが、タッチ操作によって海図４１上で所望の停船位置ＥＰを指定すると、着岸経路生成部１１１は、ユーザーによって指定された停船位置ＥＰを記憶部１２０に登録する。つまり、タッチセンサー２１２が、海図４１における船舶ＶＬの着岸時の停船位置ＥＰの入力を受け付け、記憶部１２０が停船位置ＥＰを記憶する。タッチセンサー２１２は、「停船位置入力部」の一例に相当する。図２では、ディスプレイ２１１は、停船位置ＥＰを示す特定画像（図２の例では、「Ｘ」）を表示している。

経路生成指示画像５４は、着岸経路生成部１１１に対して着岸経路ＲＴ（例えば、図３）を生成することを指示するためのボタンである。ユーザーによって経路生成指示画像５４がタッチ操作されると、船舶ＶＬの始点位置ＳＰから停船位置ＥＰまでの着岸経路ＲＴを生成する。

図３は、着岸経路ＲＴを生成した後のマップ画面ＳＣ２を示す図である。図３に示すように、ディスプレイ２１１は、マップ画面ＳＣ２の第１領域Ｆ１において、着岸経路ＲＴ（具体的には着岸経路画像）を海図４１上に表示する。着岸経路ＲＴは、船舶ＶＬが経由すべき複数の経由点Ｐを含む。複数の経由点Ｐは、始点位置ＳＰと停船位置ＥＰとの間に配列される。換言すれば、始点位置ＳＰから、複数の経由点Ｐを通り、停船位置ＥＰまで結ばれる折れ線が、着岸経路ＲＴである。経由点Ｐは、可視化されていてもよいし、可視化されていなくてもよい。図３の例では、経由点Ｐは、可視化されている。つまり、ディスプレイ２１１は、複数の経由点Ｐを示す特定画像（図３の例では、黒丸図形）を表示する。

また、ディスプレイ２１１は、経由点Ｐでとるべき船舶ＶＬの姿勢を示す船舶画像４６を表示する。具体的には、ディスプレイ２１１は、複数の経由点Ｐの各々に、各経由点Ｐでとるべき船舶ＶＬの姿勢を示す船舶画像４６を表示する。従って、本実施形態によれば、ユーザーは、各経由点Ｐにおける船舶画像４６を見ることで、着岸経路ＲＴにおける船舶ＶＬの予定姿勢をきめ細かく認識できる。図３の例では、船舶ＶＬの姿勢を示す船舶画像４６は、船舶ＶＬの船首の向きを示している。船舶画像４６は、船舶ＶＬを模式化した画像である。同様に、ディスプレイ２１１は、始点位置ＳＰ及び停船位置ＥＰに、始点位置ＳＰ及び停船位置ＥＰでとるべき船舶ＶＬの姿勢を示す船舶画像４６を表示する。

具体的には、複数の経由点Ｐのうち、停船位置ＥＰの後方直近の経由点ＰＡ以外の各経由点Ｐ及び始点位置ＳＰでの船舶画像４６の船首の向きは、着岸経路ＲＴに沿った向きである。更に具体的には、複数の経由点Ｐのうち経由点ＰＡ以外の各経由点Ｐにおいては、ある経由点Ｐに表示される船舶画像４６は、その経由点Ｐと前方直近の経由点Ｐとを結ぶ線分の延びる方向を向いている。加えて、始点位置ＳＰに表示される船舶画像４６は、始点位置ＳＰと前方直近の経由点ＰＢとを結ぶ線分に沿った方向を向いている。従って、ユーザーは、始点位置ＳＰから経由点ＰＡまでは、船舶ＶＬがステアリングモード（例えば、自動ステアリングモード）で操船されることを容易に認識できる。

また、停船位置ＥＰの後方直近の経由点ＰＡに表示される船舶画像４６の姿勢（具体的には船首の向き）及び、停船位置ＥＰに表示される船舶画像４６の姿勢（具体的には船首の向き）は、岸４１２のうち、停船位置ＥＰに対応する接岸施設４１２Ｃに沿っている。従って、ユーザーは、経由点ＰＡから停船位置ＥＰまでは、船舶ＶＬがジョイスティックモード（例えば、自動ジョイスティックモード）で操船されることを容易に認識できる。

具体的には、停船位置ＥＰの後方直近の経由点ＰＡ及び停船位置ＥＰに表示される船舶画像４６の姿勢（具体的には船首の向き）は、接岸施設４１２Ｃの延びる方向に沿っている。

さらに、海図４１は、水領域４１１を挟んでいる２つの岸辺領域４１２Ａ、４１２Ｂを含む。具体的には、２つの岸辺領域４１２Ａ、４１２Ｂは、水領域４１１を挟んで互いに対向する。そして、着岸経路ＲＴは、２つの岸辺領域４１２Ａ、４１２Ｂの略中間位置を通る。従って、本実施形態によれば、船舶ＶＬが、着岸経路ＲＴを航行中に、岸辺領域４１２Ａ、４１２Ｂに接触することを防止できるとともに、岸辺領域４１２Ａ、４１２Ｂの近傍の浅瀬に進入することを抑制できる。また、水領域４１１に障害物が存在する場合、着岸経路ＲＴは、水領域４１１を挟んで互いに対向する２つの障害物の略中間位置を通ることが好ましい。さらに、水領域４１１に障害物が存在する場合、着岸経路ＲＴは、水領域４１１を挟んで互いに対向する障害物と岸辺領域との略中間位置を通ることが好ましい。

また、マップ画面ＳＣ２の第２領域Ｆ２において、ユーザーに対するメッセージＭＧが表示される。メッセージＭＧは、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴを確認することをユーザーに対して促す内容を含む。

決定指示画像５５は、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴを確定することを指示するためのボタンである。ユーザーによって決定指示画像５５がタッチ操作されると、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴを記憶部１２０に登録する。

始動指示画像５６は、操船制御装置５に対して、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴに従って自動操船することを指示するためのボタンである。「自動操船」は、操船制御装置５による自動操船モードでの操船を示す。従って、ユーザーによって決定指示画像５５がタッチ操作されると、操船制御装置５は、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴに従った自動操船を実行する。つまり、操船制御装置５は、着岸経路ＲＴでは、自動操船モードによる操船を実行する。

図４は、船舶ＶＬの自動着岸中のマップ画面ＳＣ３を示す図である。図４に示すように、第１領域Ｆ１において、海図４１上には、自動着岸のために自動操船中の船舶ＶＬに対応する実船舶画像４２が表示される。

また、第２領域Ｆ２において、停止指示画像５７は、操船制御装置５に対して、自動操船を停止することを指示するためのボタンである。ユーザーによって停止指示画像５７がタッチ操作されると、操船制御装置５は、船舶ＶＬの移動を停止するとともに、自動操船を停止する。つまり、タッチセンサー２１２が、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴに従って自動操船を停止する入力を受け付ける。タッチセンサー２１２は、「自動操船停止入力部」の一例に相当する。本実施形態によれば、ユーザーは、自動着岸のための自動操船を実行中であっても、停止指示画像５７をタッチ操作することで、船舶ＶＬを停止して、手動操船を実行できる。例えば、ユーザーは、障害物を回避するために、手動操船を実行することができる。

具体的は、タッチセンサー２１２が停止指示画像５７を介して自動操船を停止する入力を受け付けた後に、船舶ＶＬの操船モードが、自動操船モードから手動操船モードに移行する。

加えて、ディスプレイ２１１は、自動操船の実行中に、自動操船の停止が可能であることを示すメッセージＭＧを表示する。従って、本実施形態によれば、ユーザーは、自動操船を停止できることを容易に認識できる。例えば、ユーザーは、自動着岸のための自動操船を実行中であっても、船舶ＶＬを停止して、手動操船によって障害物を回避できることを容易に認識できる。

また、ディスプレイ２１１は、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴに従った自動操船の実行中に、自動操船のために設定された最大船速ＭＸを表示する。従って、本実施形態によれば、ユーザーは、船速情報４４によって示される船舶ＶＬの現在の船速と、自動操船のために設定された最大船速ＭＸとを比較できる。その結果、ユーザーは、比較結果に応じた操船を実行できる。例えば、現在の船速が最大船速ＭＸを超えていた場合には、停止指示画像５７をタッチ操作して、自動操船を停止し、手動操船により、船速を低下させることができる。着岸経路生成部１１１は、経由点Ｐと岸４１２との間の距離に基づいて最大船速ＭＸを設定する。例えば、着岸経路生成部１１１は、経由点Ｐが岸４１２に遠いほど、最大船速ＭＸを大きく設定する。例えば、着岸経路生成部１１１は、経由点Ｐごとに、最大船速ＭＸを設定する。

さらに、操船制御装置５は、経路生成装置１が生成した着岸経路ＲＴに従った自動操船を、ステアリングモード及びジョイスティックモードで実行する。つまり、操船制御装置５は、経路生成装置１が生成した着岸経路ＲＴに従って、自動ステアリングモード及び自動ジョイスティックモードによる操船を実行する。

操船制御装置５は、少なくとも、停船位置ＥＰと、停船位置ＥＰの後方直近の経由点ＰＡとの間において、ジョイスティックモード（具体的には、自動ジョイスティックモード）で自動操船を実行する。従って、本実施形態によれば、船舶ＶＬは、接岸施設４１２Ｃに対して円滑に接岸できる。また、操船制御装置５は、着岸経路ＲＴのうち、ジョイスティックモード（具体的には、自動ジョイスティックモード）で自動操船を実行しない経路では、ステアリングモード（具体的には自動ステアリングモード）で自動操船を実行する。図４の例では、操船制御装置５は、始点位置ＳＰから経由点ＰＡまで、ステアリングモードで自動操船を実行する。

なお、例えば、操船制御装置５は、始点位置ＳＰから、経由点ＰＡの後方直近の経由点ＰＣまで、ステアリングモードで自動操船を実行し、経由点ＰＡから停船位置ＥＰまで、ジョイスティックモードで自動操船を実行してもよい。

図５は、船舶ＶＬの自動着岸後のマップ画面ＳＣ４を示す図である。図５に示すように、実船舶画像４２が停船位置ＥＰに表示されている。従って、船舶ＶＬが停船位置ＥＰに到着したことが示される。また、第２領域Ｆ２において、メッセージＭＧは、船舶ＶＬが停船位置ＥＰに到着したことを示す。

次に、図１、図６、及び、図７を参照して、本実施形態に係る着岸操船方法を説明する。図６及び図７は、着岸操船方法を示すフローチャートである。図６及び図７に示すように、着岸操船方法は、ステップＳ１～ステップＳ１４を含む。

図１及び図６に示すように、ステップＳ１において、ディスプレイ２１１は、海図４１、及び、船舶ＶＬの現在位置を示す実船舶画像４２を表示する（図２）。

次に、ステップＳ２において、タッチセンサー２１２は、着岸経路ＲＴの始点位置ＳＰの入力を受け付ける（図２）。

次に、ステップＳ３において、タッチセンサー２１２は、着岸時の停船位置ＥＰの入力を受け付ける（図２）。

次に、ステップＳ４において、着岸経路生成部１１１は、岸４１２の形状を示す岸データに基づいて、船舶ＶＬの始点位置ＳＰから停船位置ＥＰまでの着岸経路ＲＴを生成する。従って、本実施形態によれば、岸４１２に接触することを確実に回避でき、かつ、ユーザーの煩わしさを軽減しつつ、着岸経路ＲＴを生成することが可能である。つまり、ユーザーは、船舶ＶＬの始点位置ＳＰ及び停船位置ＥＰを入力するだけの簡易な入力操作によって、着岸経路ＲＴを生成できる。

特に、着岸経路生成部１１１は、岸データ、及び、水領域４１１に存在する障害物を示す障害物データに基づいて、着岸経路ＲＴを生成することが好ましい。この好ましい例によれば、着岸経路ＲＴは、予め障害物を回避する経路として生成される。従って、船舶ＶＬは、急な変針を行うことなく、障害物を回避した航行を実行できる。

次に、ステップＳ５において、ディスプレイ２１１は、着岸経路ＲＴを表示する（図３）。

次に、ステップＳ６において、着岸経路生成部１１１は、決定指示画像５５（図３）がタッチ操作されたことをタッチセンサー２１２が検出したか否かを判定する。

ステップＳ６で決定指示画像５５がタッチ操作されていないと判定された場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ６を待機する。

一方、ステップＳ６で決定指示画像５５がタッチ操作されたと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７に進む。

次に、ステップＳ７において、操船制御装置５は、始動指示画像５６（図３）がタッチ操作されたことをタッチセンサー２１２が検出したか否かを判定する。

ステップＳ７で始動指示画像５６がタッチ操作されていないと判定された場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ７を待機する。

一方、ステップＳ７で始動指示画像５６がタッチ操作されたと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８に進む。

次に、ステップＳ８において、操船制御装置５は、着岸経路生成部１１１によって生成された着岸経路ＲＴに従って船舶ＶＬの自動操船を開始する。具体的には、操船制御装置５は、自動ステアリングモードによる自動操船を開始する。

次に、図７に示すように、ステップＳ９において、操船制御装置５は、自動操船を停止することを指示する停止指示画像５７（図４）がタッチ操作されたことをタッチセンサー２１２が検出したか否かを判定する。

ステップＳ９で停止指示画像５７がタッチ操作されていないと判定された場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ１０に進む。

次に、ステップＳ１０において、操船制御装置５は、障害物検出部４が障害物を検出したか否かを判定する。

ステップＳ１０で障害物が検出されていないと判定された場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ１１に進む。

次に、ステップＳ１１において、操船制御装置５は、船舶ＶＬが停船位置ＥＰに到着したか否かを判定する。

ステップＳ１１で船舶ＶＬが停船位置ＥＰに到着していないと判定された場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ９に進む。

一方、ステップＳ１１で船舶ＶＬが停船位置ＥＰに到着したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に進む。

次に、ステップＳ１２において、操船制御装置５は、自動ジョイスティックモードによって定点保持制御を実行する。定点保持制御とは、船舶ＶＬを停船位置ＥＰに留まらせる制御のことである。そして、ユーザーが船舶ＶＬを係留して、着岸操船方法は終了する。

一方、ステップＳ９で停止指示画像５７がタッチ操作されたと判定された場合（Ｙｅｓ）、又は、ステップＳ１０で障害物が検出されたと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３に進む。

次に、ステップＳ１３において、操船制御装置５は、船舶ＶＬの移動を停止するとともに、自動操船を停止する。具体的には、操船制御装置５は、操船モードを、自動操船モードから手動操船モードに移行する。

次に、ステップＳ１４において、操船制御装置５は、ユーザーによる操船機構７の操作に基づく手動操船を開始する。そして、着岸操船方法は終了する。なお、ユーザーは、手動操船を開始した後に、再び自動操船を開始することもできる。この場合、処理は、ステップＳ２から開始する。

次に、図１及び図８を参照して、図６のステップＳ４の着岸経路生成処理を説明する。図８は、着岸経路生成処理を示すフローチャートである。図８に示すように、着岸経路生成処理は、ステップＳ２１～ステップＳ２３を含む。具体的には、着岸経路生成処理は、ステップＳ３１～ステップＳ４１を含む。

ステップＳ２１において、着岸経路生成部１１１は、海図４１を加工する処理を実行する。ステップＳ２１は、ステップＳ３１及びステップＳ３２を含む。

次に、ステップＳ２２において、着岸経路生成部１１１は、加工後の海図４１に基づいてグラフを生成する。グラフは、グラフ理論におけるグラフであり、複数のノードの集合及び複数のブランチの集合として構成される。ステップＳ２２は、ステップＳ３３～ステップＳ３６を含む。

次に、ステップＳ２３において、着岸経路生成部１１１は、グラフに基づいて船舶ＶＬの着岸経路ＲＴを生成する。ステップＳ２３は、ステップＳ３７～ステップＳ４１を含む。そして、処理は、図６のメインルーチンに戻る。

引き続き、図１及び図８～図１４を参照して、着岸経路生成処理の詳細を説明する。

図１及び図８に示すように、ステップＳ３１において、着岸経路生成部１１１は、船舶ＶＬの現在位置を含む所定領域の海図４１を取得する。所定領域は、例えば、ディスプレイ２１１に表示された海図４１の範囲である。

次に、ステップＳ３２において、着岸経路生成部１１１は、海図４１に対して膨張加工処理を実行する。以下、具体例を挙げて膨張加工処理を説明する。

図９（ａ）は、膨張加工前の海図Ｍ１を示す模式図である。図９（ｂ）は、膨張加工後の海図Ｍ２を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、海図Ｍ１は、Ｘ軸及びＹ軸を含む。Ｘ軸及びＹ軸は、長さのスケールを有する。海図Ｍ１は、陸８０Ａ、８０Ｂ及び水領域８１を含む。陸８０Ａ、８０Ｂは岸を含む。従って、陸８０Ａ、８０Ｂを岸８０Ａ、８０Ｂと読み替えることができる。また、陸８０Ａ、８０Ｂは、例えば、水領域８１に存在する障害物であってもよい。従って、陸８０Ａを障害物８０Ａと読み替えることもできるし、陸８０Ｂを障害物８０Ｂと読み替えることもできるし、陸８０Ａ、８０Ｂを障害物８０Ａ、８０Ｂと読み替えることもできる。

図９（ｂ）に示すように、海図Ｍ２において、着岸経路生成部１１１は、陸８０Ａ、８０Ｂを膨張加工して、陸８０Ａに対して膨張領域８２Ａを付加するとともに、陸８０Ｂに対して膨張領域８２Ｂを付加する。

膨張領域８２Ａ、８２Ｂの各々の幅Ｗ１、つまり、膨張量Ｗ１は、船舶ＶＬの左右方向の幅（以下、「幅Ｗ２」と記載）の半分の値に設定される。図９（ｂ）の例では、船舶ＶＬの幅Ｗ２が２０ｍである場合に、膨張量Ｗ１が１０ｍの膨張領域８２Ａ、８２Ｂをそれぞれ陸８０Ａ、８０Ｂに付加している。

海図Ｍ２のうち陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８２Ａ、８２Ｂ以外の水領域８１Ａは、船舶ＶＬが存在することの可能な領域を示す。具体的には、水領域８１Ａは、船舶ＶＬの左右方向の中心位置が存在することの可能な領域を示す。

陸８０Ａ、８０Ｂを膨張加工する理由は、次の通りである。すなわち、船舶ＶＬは左右方向の幅Ｗ２を有するため、図９（ａ）の水領域８１の全域に存在することはできない。例えば、図９（ａ）の陸８０Ａに対して、船舶ＶＬの左右方向の中心位置が船舶ＶＬの幅Ｗ２の半分よりも近づくと、船舶ＶＬは陸８０Ａに接触する。従って、船舶ＶＬの左右方向の中心位置は、図９（ｂ）の膨張領域８２Ａ内に存在することはできない。換言すれば、船舶ＶＬは、図９（ｂ）の水領域８１Ａにのみ存在し得る。そこで、海図Ｍ２において、船舶ＶＬが存在することの可能な領域を確保するために、陸８０Ａ、８０Ｂを膨張加工する。

なお、海図Ｍ２に、船舶ＶＬが存在することの可能な領域を確保できる限りにおいては、膨張量Ｗ１は、船舶ＶＬの幅Ｗ２の半分の値に限定されない。膨張量Ｗ１は、例えば、船舶ＶＬの幅Ｗ２の半分以上、幅Ｗ２以下の値に設定されてもよい。

ここで、図９（ｂ）に示すように、各膨張領域８２Ａ、８２Ｂの外縁は曲線を含む。そこで、着岸経路生成部１１１は、グラフを生成するための前処理として、膨張加工後の海図Ｍ２に対して多角形近似処理を実行する。

図８に戻って、ステップＳ３３において、着岸経路生成部１１１は、膨張加工後の海図Ｍ２に対して多角形近似処理を実行する。具体的には、着岸経路生成部１１１は、海図Ｍ２の各膨張領域８２Ａ、８２Ｂの外縁に対して、多角形近似処理を実行する。

図１０（ａ）は、多角形近似処理後の海図Ｍ３を示す模式図である。図１０（ａ）に示すように、海図Ｍ３において、多角形近似処理後の膨張領域８４Ａ、８４Ｂが示される。多角形近似処理によって、海図Ｍ３のうち陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８４Ａ、８４Ｂ以外の水領域８１Ｂが、船舶ＶＬが存在することの可能な領域に設定される。多角形近似によって、膨張領域８４Ａに頂点ＶＡが形成され、膨張領域８４Ｂに頂点ＶＢが形成される。頂点ＶＡは、膨張領域８４Ａの角部分を示し、頂点ＶＢは、膨張領域８４Ｂの角部分を示す。

図８に戻って、ステップＳ３４において、着岸経路生成部１１１は、多角形近似処理後の海図Ｍ３（図１０（ａ））に対して、ボロノイ図を適用して、グラフを生成する。ボロノイ図は、複数の母点が与えられたときに、どの母点に一番近いかによって平面を分割して得られる図である。なお、本実施形態では、領域分割手法としてボロノイ図を採用したが、領域分割手法はボロノイ図に限定されない。

図１０（ｂ）は、ボロノイ図適用処理の実行結果を示す模式図である。図１０（ｂ）に示すように、海図Ｍ４（つまり、グラフ）は、図１０（ａ）の多角形近似処理後の海図Ｍ３に対してボロノイ図を適用することで得られる。着岸経路生成部１１１は、図１０（ａ）の膨張領域８４Ａの頂点ＶＡ及び膨張領域８４Ｂの頂点ＶＢをそれぞれ母点ＭＰに設定する。図１０（ｂ）では、母点ＭＰは、ドットで示される。そして、着岸経路生成部１１１は、複数の母点ＭＰに基づいてボロノイ図を生成する。その結果、海図Ｍ４は、ボロノイ辺ＶＳ、ボロノイ領域ＶＲ、及び、ボロノイ点ＶＰを含む。図１０（ｂ）では、ボロノイ辺ＶＳは破線で示され、ボロノイ領域ＶＲは、白色の領域で示され、ボロノイ点ＶＰが黒丸で示される。

着岸経路生成部１１１は、ボロノイ辺ＶＳをグラフのブランチＢＲに設定し、ボロノイ点ＶＰをグラフのノードＮＤに設定する。その結果、グラフが生成される。つまり、海図Ｍ４がグラフによって示される。

図８に戻って、ステップＳ３５において、着岸経路生成部１１１は、グラフとしての海図Ｍ４（図１０（ｂ））に対して、無効要素除去処理を実行する。無効要素除去処理とは、グラフとしての海図Ｍ４から、無効なノードＮＤ及び無効なブランチＢＲを除去する処理のことである。要素は、グラフの要素であるノードＮＤ及びブランチＢＲを示す。

図１０（ｃ）は、無効要素除去処理後の海図Ｍ５を示す模式図である。図１０（ｃ）に示すように、海図Ｍ５は、有効なブランチＢＲａ、及び、有効なノードＮＤａを含む。

具体的には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を比較して、着岸経路生成部１１１は、複数のノードＮＤのうち、陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８４Ａ、８４Ｂに含まれるノードＮＤを無効に設定して、無効のノードＮＤを除去する。換言すれば、着岸経路生成部１１１は、複数のノードＮＤのうち、陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８４Ａ、８４Ｂに含まれないノードＮＤを有効に設定して、有効なノードＮＤ、つまり、図１０（ｃ）のノードＮＤａを残す。更に換言すれば、着岸経路生成部１１１は、船舶ＶＬが存在することの可能な領域である水領域８１Ｂ（図１０（ａ））に存在するノードＮＤを有効に設定して、有効なノードＮＤを残す。

また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を比較して、着岸経路生成部１１１は、複数のノードＮＤのうち、陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８４Ａ、８４Ｂに含まれるノードＮＤに接続されるブランチＢＲを無効に設定して、無効のブランチＢＲを除去する。換言すれば、着岸経路生成部１１１は、複数のブランチＢＲのうち、陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８４Ａ、８４Ｂを通らないブランチＢＲを有効に設定して、有効なブランチＢＲ、つまり、図１０（ｃ）のブランチＢＲａを残す。更に換言すれば、着岸経路生成部１１１は、船舶ＶＬが存在することの可能な領域である水領域８１Ｂ（図１０（ａ））のみに存在するブランチＢＲを有効に設定して、有効なブランチＢＲを残す。

以上のようにして、着岸経路生成部１１１は、図１０（ｂ）の海図Ｍ４（つまり、グラフ）から、無効なノードＮＤ及び無効なブランチＢＲを除去する。その結果、図１０（ｃ）に示す海図Ｍ５（つまり、グラフ）が得られる。つまり、海図Ｍ５は、無効なノードＮＤ及び無効なブランチＢＲが除去されて、有効なノードＮＤ及び有効なブランチＢＲが残ったグラフである。無効要素除去処理を実行する理由は、陸８０Ａ、８０Ｂ及び膨張領域８２Ａ、８２Ｂは、接触の観点から船舶ＶＬが存在することのできない領域であり、船舶ＶＬの経路になり得ないからである。

ボロノイ図では、原理的に陸８０Ａと陸８０Ａとの等距離の位置に境界が引かれるため、船舶ＶＬが陸８０Ａ、８０Ｂに接触することを効果的に防止できる。

なお、図１０（ｃ）では、グラフとしての海図Ｍ５に、理解の容易のために、陸８０Ａ、８０Ｂが付加されているが、実際には、無効要素除去処理では、グラフに陸８０Ａ、８０Ｂは付加されない。

ここで、図８のステップＳ３１～Ｓ３５の説明において、簡単な例として、図９及び図１０に示す海図Ｍ１～Ｍ５を説明した。ただし、実際には、ステップＳ３５において、海図に含まれる岸及び障害物に応じて、複数の有効なノード及び複数の有効なブランチを含むグラフが生成される。以下、引き続き、有効なノードをノードＮＤａと記載し、有効なブランチをブランチＢＲａと記載する。

図１１は、本実施形態に係る海図加工処理Ｓ３２～無効要素除去処理Ｓ３５を、仮想マリーナを示す海図Ｍ６に対して実行したときの実行結果を示す模式図である。図１１に示すように、グラフとしての海図Ｍ６は、複数のノードＮＤａ及び複数のブランチＢＲａを含む。なお、グラフとしての海図Ｍ６には、理解の容易のために、水領域４１１及び岸４１２が付加されている。

図８に戻って、ステップＳ３６において、着岸経路生成部１１１は、ステップＳ３５で生成した、ノードＮＤａ及びブランチＢＲａを含むグラフに対して、隣接行列生成処理を実行する。隣接行列は、グラフを表わすために使われる正方行列である。つまり、着岸経路生成部１１１は、隣接行列生成処理を実行することで、ノードＮＤａ及びブランチＢＲａを含むグラフを、隣接行列によって表す。

次に、ステップＳ３７において、着岸経路生成部１１１は、有効なノードＮＤａ及びブランチＢＲａを含むグラフに対して、始点ノード及び終点ノードを入力する。具体的には、着岸経路生成部１１１は、グラフにおいて、図６のステップＳ２で入力された始点位置ＳＰを、始点ノードに設定する。また、着岸経路生成部１１１は、グラフにおいて、図６のステップＳ３で入力された停船位置ＥＰを、終点ノードに設定する。そして、着岸経路生成部１１１は、始点ノードを、始点ノードの近傍のノードＮＤａに接続し、終点ノードを、終点ノードの近傍のノードＮＤａに接続する。

次に、ステップＳ３８において、始点ノード及び終点ノードが設定されたグラフに対して、ダイクストラ法を適用し、着岸経路候補（不図示）を生成する。ダイクストラ法とは、最短経路問題の探索アルゴリズムである。着岸経路生成部１１１は、ダイクストラ法によって、始点位置ＳＰである始点ノードから停船位置ＥＰである終点ノードまでの最短経路を探索し、最短経路である着岸経路候補を得る。なお、最短経路を得ることができる限りにおいて、最短経路探索のアルゴリズムは、ダイクストラ法に限定されない。

次に、ステップＳ３９において、着岸経路生成部１１１は、着岸経路候補に対して、経由点再配置処理を実行する。経由点再配置処理とは、着岸経路候補に含まれる複数の経由点候補（不図示）において、隣り合う経由点候補の間隔を略均一にする処理のことである。略均一とは、全ての経由点候補について、隣り合う経由点候補の間隔のバラツキが、所定範囲以内であることを示す。

経由点再配置処理を実行する理由は、船舶ＶＬの経路追従精度を向上させるためである。具体的には、図１１から理解できるように、ボロノイ図で得られる複数のノードＮＤａにおいて、ノードＮＤａの間隔の粗密は、一定ではない。従って、ノードＮＤａをそのまま経由点Ｐとして扱うと、ノードＮＤａの間隔が密な経路では経由点Ｐが切り替わるたびに船舶ＶＬが頻繁に変針する。その結果、船舶ＶＬの経路追従精度が低下する可能性がある。そこで、着岸経路候補に含まれる経由点候補の間隔が略均一になるように経由点候補を再配置する。

経由点再配置処理の一例は、次の通りである。すなわち、着岸経路生成部１１１は、経由点再配置処理を、停船位置ＥＰから着岸経路候補に沿って始点位置ＳＰに向かって実行する。従って、経由点再配置処理後であっても、最終的に生成される着岸経路ＲＴ（図３）において、停船位置ＥＰが変更されることを回避できる。その結果、船舶ＶＬを目的の停船位置ＥＰに精度良く案内できる。

具体的には、着岸経路生成部１１１は、隣り合う経由点候補の間隔が、「Ｎ×Ｌ」になるように、経由点候補を再配置する。「Ｎ」は、例えば、１．０以上２．０以下の正数である。「Ｌ」は、船舶ＶＬの全長である。船舶ＶＬの全長は、船舶ＶＬの前後方向の長さである。

経由点再配置処理が実行されるため、最終的に得られる着岸経路ＲＴ（例えば、図３）の全ての経由点Ｐにおいて、互いに隣り合う２つの経由点Ｐの間隔は、船舶ＶＬの全長の略１倍以上、船舶ＶＬの全長の略２倍以下である。つまり、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴの全ての経由点Ｐにおいて、互いに隣り合う２つの経由点Ｐの間隔が、船舶ＶＬの全長の略１倍以上、船舶ＶＬの全長の略２倍以下になるように、着岸経路ＲＴを生成する。従って、本実施形態によれば、船舶ＶＬの着岸経路ＲＴに対する追従精度の低下を抑制できる。

図１２（ａ）は、経由点再配置処理を説明するための図である。図１２（ａ）に示されるように、海図Ｍ７には、着岸経路候補ＲＴａに含まれる経由点候補Ｐａ（黒丸）が、角張ったＳ字状に配置されている。経由点再配置処理によって、経由点候補Ｐａが再配置され、新たに経由点候補Ｐｂ（白丸）が生成されている。複数の経由点候補Ｐｂは、直線状に配置される。その結果、直線状の新たな着岸経路候補ＲＴｂが生成される。

図８に戻って、ステップＳ４０において、着岸経路生成部１１１は、経由点再配置処理によって生成された新たな着岸経路候補ＲＴｂに対して、経路平滑化処理を実行する。経路平滑化処理とは、着岸経路候補ＲＴａに含まれる複数の経由点候補Ｐａにおいて、互いに隣り合う経由点候補Ｐａを滑らかに接続する処理のことである。

経路平滑化処理を実行する理由は、船舶ＶＬの経路追従精度を更に向上させるためである。具体的には、図１１から理解できるように、ボロノイ図で得られる各ノードＮＤａを接続する複数のブランチＢＲａからなる折れ線は、角張っている。従って、ノードＮＤａをそのまま経由点Ｐとして扱うと、経由点Ｐでの変針角度が大きくなる。その結果、船舶ＶＬの経路追従精度が低下する可能性がある。そこで、経由点再配置処理で得られた複数の経由点候補Ｐｂを平滑化する。具体的には、着岸経路生成部１１１は、複数の経由点候補Ｐｂに対して、最急降下法を適用して、複数の経由点候補Ｐｂを平滑化する。なお、複数の経由点候補Ｐｂが平滑化される限りにおいては、経路平滑化処理は、最急降下法と異なるアルゴリズムを採用できる。

着岸経路生成部１１１は、経路平滑化処理後の着岸経路候補を、着岸経路ＲＴに決定し、経路平滑化処理後の経由点候補を、経由点Ｐに決定する。

図１２（ｂ）は、経路平滑化処理を説明するための図である。図１２（ｂ）に示されるように、海図Ｍ８には、着岸経路候補ＲＴｂに含まれる経由点候補Ｐｂ（黒丸）が、角張ったＳ字状に配置されている。経路平滑化処理によって、複数の経由点候補Ｐｂが平滑化され、新たに経由点候補Ｐｃ（白丸）が生成されている。複数の経由点候補Ｐｃは、滑らかな曲線のＳ字状に配置される。その結果、滑らかな曲線のＳ字状の新たな着岸経路候補ＲＴｃが生成される。

具体的には、経由点候補Ｐｃを介して互いに接続される２つの線分ＳＧがなす角度θは、９０度よりも大きい。つまり、経由点候補Ｐｃでの着岸経路候補ＲＴｃの変化角度θは、９０度よりも大きい。従って、着岸経路候補ＲＴｃの角張りが軽減され、着岸経路候補ＲＴｃが平滑されている。

そして、着岸経路候補ＲＴｃが着岸経路ＲＴに決定され、経由点候補Ｐｃが経由点Ｐに決定される。従って、例えば、図３に示されるように、複数の経由点Ｐのうち、少なくとも、停船位置ＥＰの後方直近の経由点ＰＡ以外の全ての経由点Ｐにおいて、１８０°から船舶ＶＬの船首方向の変化角度を減した角度θは９０度よりも大きい。つまり、着岸経路生成部１１１は、複数の経由点Ｐのうち、少なくとも、停船位置ＥＰの後方直近の経由点ＰＡ以外の全ての経由点Ｐにおいて、１８０°から船舶ＶＬの船首方向の変化角度を減した角度θが９０度よりも大きくなるように、着岸経路ＲＴを生成する。従って、本実施形態によれば、着岸経路ＲＴの角張りが軽減され、船舶ＶＬの着岸経路ＲＴに対する追従精度の低下を更に抑制できる。また、船舶ＶＬの操舵特性に応じた着岸経路ＲＴを生成できる。

図８に戻って、ステップＳ４１において、着岸経路生成部１１１は、船舶制御情報設定処理を実行する。船舶制御情報設定処理とは、ステップＳ３１～Ｓ４０の処理によって生成された着岸経路ＲＴに対して船舶制御情報を設定する処理のことである。船舶制御情報は、着岸経路ＲＴに従った自動操船を実行するために要求される制御情報を示す。船舶制御情報は、例えば、自動操船を実行する際の船舶ＶＬの姿勢を示す姿勢情報、自動操船を実行する際の船舶ＶＬの船速を示す船速情報、及び、自動操船を実行する際の船舶ＶＬの操船モードを示す操船モード情報のうちの少なくとも１つの情報を含む。

図１３は、船舶制御情報設定処理を説明するための図である。図１３に示すように、海図Ｍ９に、着岸経路ＲＴ、複数の経由点Ｐ１～Ｐ６、始点位置ＳＰ、停船位置ＥＰ、及び、複数の船舶画像４６が配置されている。

着岸経路生成部１１１は、複数の経由点Ｐ１～Ｐ６、始点位置ＳＰ、及び、停船位置ＥＰにおいて、船舶ＶＬの姿勢（具体的には、船首の向き）を設定する。

具体的には、着岸経路生成部１１１は、始点位置ＳＰの前方直近の経由点Ｐ１から経由点Ｐ６の後方直近の経由点Ｐ５までの各経由点Ｐ１～Ｐ５及び始点位置ＳＰでの船舶ＶＬの姿勢（具体的には船首の方向）を、着岸経路ＲＴに沿った方向に設定する。経由点Ｐ６は、停船位置ＥＰの後方直近の経由点Ｐを示す。また、着岸経路生成部１１１は、停船位置ＥＰ及び経由点Ｐ６での船舶ＶＬの姿勢（具体的には船首の方向）を、接岸施設４１２Ｃ（例えば、図３）に沿って設定する。

また、着岸経路生成部１１１は、複数の経由点Ｐ１～Ｐ６、始点位置ＳＰ、及び、停船位置ＥＰにおいて、船舶ＶＬの船速を設定する。

さらに、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴに対して、操船モードとして自動操船モードを設定する。具体的には、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴのうち、停船位置ＥＰから、停船位置ＥＰの後方直近の経由点Ｐ６までの経路に対して、自動ジョイスティックモードを設定する。また、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴのうち、自動ジョイスティックモードが設定されていない経路に対して、自動ステアリングモードを設定する。具体的には、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴのうち、始点位置ＳＰから経由点Ｐ６までの経路に対して、自動ステアリングモードを設定する。

なお、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴのうち、停船位置ＥＰから、経由点Ｐ６の後方直近の経由点Ｐ５までの経路に対して、自動ジョイスティックモードを設定してもよい。また、着岸経路生成部１１１は、着岸経路ＲＴのうち、始点位置ＳＰから経由点Ｐ５までの経路に対して、自動ステアリングモードを設定してもよい。

以上、図８～図１３を参照して説明したように、本実施形態によれば、着岸経路生成部１１１は、ステップＳ３１～ステップＳ４１の処理を実行することで、着岸経路ＲＴを生成する。

図１４は、図８のステップＳ３１～Ｓ４１の処理によって生成された着岸経路ＲＴを示す模式図である。図１４では、参考のために、図８のグラフ生成処理（ステップＳ２２）によって生成されたグラフＧＨが海図Ｍ１０に示される。グラフＧＨは、複数のノードＮＤａ及び複数のブランチＢＲａを含む。

本実施形態によれば、図１４に示すように、着岸経路生成部１１１は、船舶画像４６によって示される船舶ＶＬが岸４１２及び障害物に接触することを確実に回避しつつ、円滑な航行及び円滑な着岸を実現できる着岸経路ＲＴを生成できる。

なお、図１を参照して説明した実施形態では、スクリュー６１Ｌ、６１Ｒの回転軸の向きをそれぞれ独立して変更可能に構成されている。しかしながら、推進装置６の方式としては船舶ＶＬの船首方向を維持した状態での平行移動及びその場旋回を実質的に実現できればよく、他の方式に変更することができる。例えば、推進装置６を、回転軸の向きを変更不能な左右１対のスクリューと、舵と、船首側に設けたサイドスラスタと、により構成することができる。また、例えば、推進装置６を、回転軸の向きを変更不能な１つのスクリューと、舵と、船首側及び船尾側のそれぞれに設けたサイドスラスタと、により構成することもできる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態及び実施例について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。

また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、経路生成装置、及び、船舶に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

１ 経路生成装置
５ 操船制御装置
１１１ 着岸経路生成部
２１１ ディスプレイ（表示部）
２１２ タッチセンサー（停船位置入力部、自動操船停止入力部）
ＶＬ 船舶

Claims (11)

1. 海図を表示する表示部と、
   前記海図における船舶の着岸時の停船位置の入力を受け付ける停船位置入力部と、
   前記海図における所望の位置を、前記船舶の着岸経路の始点位置とする入力を受け付ける始点位置入力部と、
   岸の形状を示す岸データに基づいて、ユーザーから入力を受け付けた前記船舶の前記始点位置から前記停船位置までの前記着岸経路を生成する着岸経路生成部と
   を備え、
   前記表示部は、前記海図上に前記着岸経路を表示する、経路生成装置。
2. 前記海図は、水領域、及び、前記水領域を挟んでいる２つの岸辺領域を含み、
   前記着岸経路は、前記２つの岸辺領域の略中間位置を通る、請求項１に記載の経路生成装置。
3. 前記表示部は、前記着岸経路生成部によって生成された前記着岸経路に従った自動操船の実行中に、前記自動操船のために設定された最大船速を表示する、請求項１又は請求項２に記載の経路生成装置。
4. 前記着岸経路は、前記船舶が経由すべき経由点を含み、
   前記経由点は、前記始点位置と前記停船位置との間に配列され、
   前記表示部は、前記経由点でとるべき前記船舶の姿勢を示す船舶画像を表示する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の経路生成装置。
5. 前記停船位置の直近の前記経由点に表示される前記船舶画像の姿勢、及び、前記停船位置に表示される前記船舶画像の姿勢は、前記岸のうち、前記停船位置に対応する接岸施設に沿っている、請求項４に記載の経路生成装置。
6. 前記着岸経路は、前記船舶が経由すべき複数の経由点を含み、
   前記複数の経由点は、前記始点位置と前記停船位置との間に配列され、
   前記着岸経路の全ての前記経由点において、互いに隣り合う２つの前記経由点の間隔は、前記船舶の全長の略１倍以上、前記船舶の全長の略２倍以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の経路生成装置。
7. 前記複数の経由点のうち、少なくとも、前記停船位置の後方直近の経由点以外の全ての経由点において、１８０°から前記船舶の船首方向の変化角度を減した角度は９０度よりも大きく、
   前記船首方向は、前記船舶の船尾から船首に向かう方向を示す、請求項６に記載の経路生成装置。
8. 前記着岸経路生成部によって生成された前記着岸経路に従った自動操船を停止する入力を受け付ける自動操船停止入力部をさらに備え、
   前記自動操船停止入力部が前記自動操船を停止する入力を受け付けた後に、前記船舶の操船モードが、自動操船モードから手動操船モードに移行し、
   前記自動操船モードは、コンピュータによって前記船舶を移動させる操船モードを示し、
   前記手動操船モードは、ユーザーによる操船機構の操作に応じて前記船舶を移動させる操船モードを示す、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の経路生成装置。
9. 前記表示部は、前記自動操船の実行中に、前記自動操船の停止が可能であることを示すメッセージを表示する、請求項８に記載の経路生成装置。
10. 前記着岸経路生成部は、前記岸データ、及び、水領域に存在する障害物を示す障害物データに基づいて、前記着岸経路を生成する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の経路生成装置。
11. 船舶であって、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の経路生成装置と、
    前記経路生成装置によって生成された着岸経路に従った自動操船を、第１操船モード及び第２操船モードで実行する操船制御装置と
    を備え、
    前記第１操船モードは、前記船舶の船首方向の変更を伴って前記船舶を移動する操船モードを示し、
    前記第２操船モードは、前記船首方向を維持した状態で前記船舶を移動することの可能な操船モードを示し、
    前記船首方向は、前記船舶の船尾から船首に向かう方向を示し、
    前記着岸経路は、前記船舶の始点位置から着岸時の停船位置までの経路を示し、前記船舶が経由すべき経由点を含み、
    前記経由点は、前記始点位置と前記停船位置との間に配列され、
    前記操船制御装置は、
    少なくとも、前記停船位置と、前記停船位置の後方直近の前記経由点との間において、前記第２操船モードで前記自動操船を実行する、船舶。

Images