JPH06318300A - 船舶衝突予防用警報指示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 輻輳海域や狭視界域をレーダで航行中の操船
者がレーダから、捕捉船舶の位置、方位、速度、及び、
自船の速度や針路等のデータをあわせて受信し、他船と
の位置関係や見合関係等の航行状態と自船の運動特性か
ら危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船
を検出して、それらの船舶の位置や見合状況を解析し
て、警報指示内容を判定し、警報の種類、目標の相対位
置、見合状況等のデータを基に、計算機上で音声指示の
語彙リストを作成し、又、音声単語辞書の索引から、合
成音声の支援情報を発生し、これと並行して、危険な船
舶と接近する航路近傍の閉塞海域、捕捉欠落船の位置、
及び指示内容の文字出力等の画像情報をＣＲＴに視覚表
示する。 【効果】 多忙な操船者に警報指示の内容を正確に、か
つ、迅速に伝達することにより船舶衝突 予防を支援する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーダ・データを基
に危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船
を検知して、警報の種類や危険船の位置・見合状況に関
する見張り情報を操船者に合成音声で伝達する、船舶衝
突予防用警報指示装置に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、この発明は、レーダで収
集した航行船舶のデータを計算機で知的処理して、船上
での人間による見張り報告と同様な会話様式で、警報指
示対象船舶の位置や状態に関する指示内容の語彙リスト
を計算機上に作成し、合成音声で指示すると共に、それ
らの船舶によって生じる航路上の閉塞海域を画像表示し
て、操船者を支援する装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術とその課題】海難事故統計を分析すると、
船舶の衝突事故の主たる原因は発見の遅れや判断の誤り
にあり、避航動作の開始時期が遅れて避航開始時の時間
的・距離的余裕がなかった場合に発生している。このよ
うな要因を考慮すると、避航動作の原点となる状況の的
確な把握、及び避航動作の最適化が図られるように見張
りや警報等の航行環境情報を操船者に正確、かつ、迅速
に伝達し、早期に危険状態を回避できるように操船者を
支援することが重要な課題となる。

【０００４】しかしながら、従来の航行支援装置では、
複数の警報指示（捕捉目標のロスト警報、重危険目標警
報、危険目標警報、ガードリング警報、捕捉目標数オー
バ警報）を同一音色のブザー音で行なっているため、警
報の種類や他船の航行状態に関する指示内容を瞬時に把
握することが困難である。また、狭視界域や輻輳海域で
は、警報全体の発生頻度が高いため、操船者がこの警報
指示を煩雑に感じる場合もあるし、そのような状況下で
は、確認作業を行なう余裕がない場合もある。

【０００５】さらに、これらの警報指示機と操船者間の
情報伝達の欠落は、危険な船舶の発見や避航判断・動作
の遅れを誘発して、衝突事故の一原因となることがあ
る。この警報指示をできるだけ迅速に、かつ、的確に行
うための対策として、ブザー音の他に灯火指示等を併用
する方式も知られている。しかしながら現在の状況で
は、警報の内容や指示対象船の位置と航行状態を船上で
の人間による見張り報告と同様式の合成音声で操船者に
伝達して支援する方式のものは存在していない。一方、
近年、経済活動の発展に伴なって運航要員の省人化が進
み、船舶において運航業務に従事する操船者は、見張り
作業の合間にも海図による航路の確認、船位確認および
他船との航行状態のプロッテング等の煩雑な作業を行な
っている。このため、見張り以外の作業を行なっている
場合でも、航行環境状態や警報指示の内容（他船の位
置、状態等）を容易に確実に把握することのできる改善
された支援方式の実現が強く望まれていた。しかしなが
ら、現在のブザー音を用いた指示方式では、多忙な操船
者に警報指示の内容を確実に伝達して、操船者の負担を
軽減することは非常に困難である。

【０００６】そこでこの発明は、以上の通り、従来の警
報指示のための諸手段の欠点を改善し、多忙な操船者に
も警報指示の内容を確実に、かつ、迅速に伝達すること
のできる新しい船舶衝突予防用の警報指示装置を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決し、前記目的を実現するために、輻輳海域や狭視
界域を航行中の操船者に対して、危険な船舶及び危険性
のある船舶、または捕捉欠落船の発生とその所在に関す
る警報を自然言語の合成音声で指示する装置が、 １）警報装置で用いる語彙の音声単語辞書記録装置、 ２）レーダで探知した他船の位置、方位等のディジタル
・データを出力する装置、 ３）他船と自船の位置・速度関係や自船の運動特性を基
に、現在及び将来の見合状況を各船舶について解析し
て、危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落
船に関する警報指示を決定する装置、 ４）警報指示船に対する警報の種類、目標の位置関係、
見合状況等のデータを総合判断して、音声指示内容の語
彙リストを作成する装置、 ５）音声単語辞書を使用して、語彙リストに対応した合
成音声を発生する装置、 ６）警報指示船の所在と自船の航路近傍海域の閉塞度、
及び捕捉欠落船の所在、音声指示内容の文字出力、他船
ベクトル情報等の音声指示船に対応した視覚情報を表示
する装置、 によって構成されていることを特徴とする船舶衝突予防
用警報指示装置を提供する。

【０００８】すなわちこの発明の発明者は、曖昧な情報
の伝達をなくすために船上での人間による見張り報告を
調査して、船橋において航海士や見張り要員が通常用い
ている自然言語の見張り報告の会話様式が人工知能応用
技術である自然言語処理に適していることに着目し、語
彙分類アルゴリズムを計算機上に構成し、警報や見張り
の指示を合成音声で、効果的に支援する方式の開発を進
めてきた。

【０００９】そして、この発明では、航行環境情報の確
実な伝達と見張り作業の効果的支援に関する課題を解決
するため、操船者の聴覚機能を介して、合成音声で表現
された聴覚支援情報を用いて警報指示を行なうと共に、
危険な船舶と遭遇する航路上の閉塞海域等を画像表示し
て、音声と画像の両面から見張り支援をする方式と、そ
のための装置構成を採用している。

【００１０】この装置については、以下の通りの方法に
おいて警報指示がなされる。すなわち、たとえば図１に
例示されたこの発明の警報指示装置を用いて、輻輳海域
や狭視界域をレーダで航行中の操船者に、危険な船舶及
び危険性のある船舶、または捕捉欠落船の警報情報を合
成音声で指示する方法において、（ａ）見張り報告で使
用している自然言語の音声単語辞書を作成し、（ｂ）レ
ーダから、捕捉船舶の位置、方位、速度、及び、自船の
速度や針路等のデータをあわせて受信し、（ｃ）他船と
の位置関係や見合関係等の航行状態と自船の運動特性か
ら危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船
を検出して、（ｄ）それらの船舶の位置や見合状況を解
析して、警報指示内容を判定し、（ｅ）警報の種類、目
標の相対位置、見合状況等のデータを基に知的処理し
て、音声指示の語彙リストを計算機上に作成し、（ｆ）
語彙リストと音声単語辞書の索引から、合成音声の支援
情報を一度に２回繰り返して発生して、（ｇ）視覚情報
は音声指示と並行して、危険な船舶と接近する航路近傍
の閉塞海域、捕捉欠落船の位置、及び指示内容の文字出
力等の画像情報をＣＲＴディスプレー上に表示する。

【００１１】

【実施例】そこで、前記した通りの発明の技術的構成と
実施の態様を図面に沿って詳しく説明する。この発明に
おいては前記した通り、見張り報告の会話方式に着目し
て、レーダから他船データを受信した後、それぞれの船
舶について、現在、及び将来に予測される潜在的衝突の
危険性（閉塞度）解析を行ない、危険な船舶及び危険性
のある船舶または潜在的衝突の危険性のある捕捉欠落船
（危険性の高い船舶）等に対しては、他船の位置や速度
ベクトル等のデータと海上衝突予防上、自船が避航動作
の義務船か、針路保持船であるかを判定して、警報指示
の種類と他船の航行位置や見合状態（見合状況）等の指
示内容に関する語彙リストを計算機上に作成する。

【００１２】船橋での見張り報告に関する会話は、情報
伝達時の欠落防止や情報の曖昧さを無くすために、簡潔
にパターン化している。そして、この見張り報告で使用
される語彙リストは、特定の単語（名詞、形容詞、接続
詞）から成り立っている。また、報告時に用いる船舶の
航行位置は、たとえば図３の相対位置表現でモデル化
し、さらに、見合状況は海上衝突予防法により図４によ
ってモデル化している。

【００１３】そして、危険性の高い捕捉欠落船は、警報
指示の対象としている。危険性の高い船舶ついては、先
に作成した語彙リストを基に、各語彙に対応した音声単
語を索引して合成音声を発生する。さらに危険な船舶と
接近する航路近傍の海域情報は、自船が針路を変更して
避航した場合に生じる閉塞度を模擬的に解析して、ＣＲ
Ｔディスプレー上に表示して操船者を支援するという技
術的構成を採用する。

【００１４】このように、この発明は、レーダで得た他
船データ（図５）を基に、見張りを継続して行なう必要
のある危険性の高い船舶、及び危険性の高い捕捉欠落船
（要見張り船）等の見合状況を計算機で解析して、警報
指示は合成音声でスピーカから発生させて、共に画像表
示で行なうものである。すなわち、図１に示したこの発
明の警報指示装置においては、まず、図２に示したよう
な船舶内の見張り報告で使用される音声会話の音声単語
辞書ファイルを作成する。これは後述する合成音声の発
生で使用する音声単語のディジタル・データである。

【００１５】次いで、図５に例示したレーダ・データを
基に航行状態を解析して、相対位置関係や最接近時間、
航過距離等の要素データを基に、要見張り船等の警報指
示対象船を検知する。さらに、警報指示対象船の航行状
態に関するデータを基に、警報の種類と航行位置、見合
状態等の音声指示を実現するために必要な語彙リスト
（図６）を作成する。

【００１６】警報指示は、語彙リストを基に音声単語辞
書ファイルから対応する音声単語ディジタル・データを
索引して、Ｄ／Ａ変換後増幅して、スピーカから２回繰
り返して支援情報を発生する。なお、警報指示は一つの
指示内容を一度に２回繰り返して発生する。さらに、見
張り警報指示の場合は、閉塞度値を用いて他船の危険性
の評価指標とする。閉塞度を用いた航行危険海域の表示
例を示したものが図７である。

【００１７】次に指示摘要例を示してみる。 １）要見張り船の内、危険性のある船舶の警報指示は、
現在閉塞度が０％で潜在閉塞値が５０％以上の船を対象
として２分置きに発生する。 ２）要見張り船の内、危険な船舶の警報指示は、現在閉
塞度０％以上で潜在閉塞値が７０％以上の船を対象とし
ている。指示時期は閉塞度が１０％上昇する毎にする。

【００１８】３）危険な船舶の状態変化の場合は、ベア
リングの変化状況を指示する。 ４）捕捉欠落船の指示は、前記の要見張り船の中で捕捉
が欠落した船舶について指示する。なお、捕捉欠落船の
指示は、発生時のみとする。 ５）要見張り船の内、危険な船舶の場合については、他
の船舶との見合関係を含め、自船の安全な海域の針路を
指示する。

【００１９】６）指示船が複数隻有って、それらの指示
内容が同じ場合、その隻数を追加して指示する。また、
航行の危険性を評価する閉塞度評価指標はたとえば以下
の通りとする。 ｉ）統計的運動性能で見た避航操船特性 操船者が避航の判断をする場合、避航開始時の最接近時
間（ＴＣＰＡ）や航過距離（ＤＣＰＡ）の値は、船の操
縦性能（すなわち、特性時間や旋回性能、反転堕力特
性）や操船者の判断特性等により決まると考えられる。
しかし、操船者は速力や舵角、積荷等の状態で変化する
それらの値を逐次正確に把握することは困難なため、経
験で得た主観的評価量で航行環境状態を評価して、安全
側に操船しているものと思われる。

【００２０】ここでは、避航開始時の最接近時間が船の
長さ；Ｌと速度；Ｖを関数とした特性時間τ（＝Ｌ／
Ｖ）でモデル化している。そして、操船者が避航開始時
期を決める場合は、 自船が避航動作を開始してから避航の効果が現われるま
での時間遅れ；τ_J （＝３τ） 他船の動向認識の時間遅れ；τ_T （＝５τ₁ ） 操船判断の時間遅れ；τ_S 操船者間の情報伝達時間の遅れ；τ_d （＝約５秒） 反転堕力において船体が停止するまでの時間（制動停止
時間）；Ｔ 等の時間遅れを予め考慮して避航の開始時期を決めてい
るものと思われる。

【００２１】従って、反転堕力において船体が停止する
までに船体が進出する距離は、以下「制動停止距離」と
言う。たとえば、図８の制動特性を持つ、5000トン
（Ｌ；105ｍ）の船が湾内を通常航行（Ｖ＝１２ノッ
ト）する場合について考えてみる。ただし、特性時間は
自船の特性時間；τ；約１７秒、在来船の特性時間；τ
_i（；６〜１７）秒とする。

【００２２】避航開始時の最接近時間分布は、各遅れ時
間が 自船の避航時間遅れ：τ_J 約５７秒、 認識時間遅れ ：τ_T （３０〜８５）秒、 操船時間遅れ ：τ_S （３０〜６０）秒、 操船者間の情報伝達時間の遅れ：τ_d ：５秒、 制動停止時間 ：Ｔ：250秒、 となり、操船者の判断に関する時間遅れ：τ_J ＋τ_T ＋
τ_S ＋τ_d と制動停止時間：Ｔのいずれかの最小値を、
下限値：τ_L （約２分２秒）とし、それらの和を上限
値：τ_H （７分３７秒）とする範囲に分布し、その平均
値が通常の航行速力の制動停止時間：Ｔ（４分１０秒）
の近傍に分布している。

【００２３】さらに操船者は通常の避航操船による危険
回避が困難な場合、最大舵角による旋回径でＵターンし
て避航する場合と、機関を反転して船体を停止させるこ
とにより避航する場合を考慮している。従って、機関停
止してから船体が進む距離を船首方向の最接近距離の目
標値：Ｄ_a 、最大舵角時の旋回径を船側方向の最接近距
離の目標値：Ｄ_b とする。

【００２４】ii）閉塞度値算出のアルゴリズムについて 他船との危険状態を評価する評価指標に適用している閉
塞度の算出アルゴリズムについて説明する。海上交通を
統計的に解析すると、自船の周りには他船を近づけない
楕円形状（船首方向：Ｄ_a 、船側方向：Ｄ_b ）をした閉
塞海域が認められる。例えば、船首・船側方向の航跡隻
数分布の観測値は図９（ａ）（ｂ）に実線で示してあ
る。この図から、避航時の操船者は、楕円形状をした航
跡隻数分布の平均値（長径：Ｄ_a 、短径：Ｄ_b ）と同様
な航過距離に目標針路を採っていることが分かる。そし
て航過領域は平均値の約1/2 倍から２倍に分布してい
る。

【００２５】さらに、図１０で、他船の相対針路が自船
針路と交差する角度：θ、航過までの時間：τ、航過時
の最接近距離：ｄの見合状況における平均的最接近距
離：Ｄ_L は、 Ｄ_L ＝［（Ｄ_a ・Cos θ）² ＋（Ｄ_B ・Sin θ）² ］^1/2 （１） となる。

【００２６】従って、操船者の航過距離に関する主観的
危険度合は、他船を避ける累積頻度の閉塞度に対応して
いるものと定義する。なお、Ｖ：自船の速度、Ｄ_a ：船
首方向の最接近距離の目標値（制動停止距離）、Ｄ_b ：
船側方向の最接近距離の目標値（旋回径）である。次
に、現在針路の最接近距離：ｄに関する閉塞度は、基本
最接近距離：Ｄ_L を用いて、以下のように定義する。

【００２７】即ち、航過点における最接近距離の閉塞
度：Ｂ_D は、ｄが２・Ｄ_L より小さいとした条件の時、 Ｂ_D ＝１ ・・・・・・・・ ｄ＜Ｄ_L ／２ Ｂ_D ＝｛（２・Ｄ_L −ｄ）／（３・Ｄ_L ／２）｝² ・・・・・ Ｄ_L ／２≦ｄ＜２・Ｄ_L （２） Ｂ_D ＝０ ｄ≧２・Ｄ_L とする。例えば、航過距離に対する閉塞度値は図９
（ａ）の点線で示される。さらに、図１１は、避航開始
時における時間的余裕を示す最接近時間の観測値（実
線）と避航開始時の時間的余裕に関する主観的危険度の
閉塞度を点線で示している。

【００２８】なお、Ｔは、自船の速度：Ｖにおける避航
開始時の時間的余裕の目標値で、速度Ｖにおける制動停
止時間である。すなわち、最接近時間：ｔにおける最接
近時間閉塞度：Ｂ_T は、ｔ≦２・Ｔとした条件下で、 τ_L ≦Ｔ／２の場合 Ｂ_T ＝１ ・・・・・・・・ ｔ＜Ｔ／２ Ｂ_T ＝｛（２・Ｔ−ｔ）／（３・Ｔ／２）｝² ・・Ｔ／２≦ｔ＜２・Ｔ（３） Ｂ_T ＝０ ・・・・・・・・ ｔ≧２・Ｔ τ_L ＞Ｔ／２の場合 Ｂ_T ＝１ ・・・・・・・・ ｔ＜τ_L Ｂ_T ＝｛（２・Ｔ−ｔ）／（２・Ｔ−τ_L ）｝² …τ_L ≦ｔ＜２・Ｔ（３′） Ｂ_T ＝０ ・・・・・・・・ ｔ≧２・Ｔ となる。

【００２９】そして、航行時の危険性を表わす総合閉塞
度の指数：Ｂ_I は、式−４に定義する。 Ｂ_I ＝Ｂ_D ・Ｂ_T ・１００％ （４） 例えば、図１２（ａ）（ｂ）は１２knt で航行中の自船
に対する総合度指数を他船速度が８knt 、１４knt の場
合について示している。そして前記図７は閉塞度を用い
た航行危険海域の表示例を示している。

【００３０】もちろん、この発明は、以上の例によって
限定されるものではないし装置構成の細部については様
々な態様が可能である。

【００３１】

【発明の効果】輻輳海域や狭視界域を航行する場合、レ
ーダは航行海域情報を収集する重要な情報源になってい
る、現状では、これらのレーダ情報を操船者の視覚機能
と聴覚機能で認識している。しかし、現在の聴覚機能を
対象としたブザー音を用いた指示方式では、多忙な操船
者に、警報の指示内容を確実に伝達できない。また、レ
ーダ両面上のベクトル情報からは、避航判断に必要な危
険海域と安全な海域の情報を瞬時に把握できない為、操
船者の負担を軽減することは困難である。この発明の音
声合成警報指示装置は、人間による見張り報告の自然言
語と同様な語彙で、警報の内容を音声指示するため、警
報の種類や警報指示対象船舶の位置・状態の把握が容易
になる。さらに、警報の音声指示と並行して、危険性の
高い船舶と接近する航路近傍の閉塞海域、及び捕捉欠落
船の位置、指示内容の文字出力等の画像による視覚情報
をＣＲＴディスプレー上に表示しているため、航行環境
状態の把握が容易となり、船舶衝突予防装置の支援情報
として有効であり、普及の可能性は高い。

【００３２】すなわち、この発明では、音声指示より、
他の視覚情報を必要な時にタイミング良く参照すること
ができるので、操船者の負担軽減が可能で、画像情報を
効果的に利用することができる。たとえば、航行環境情
報を合成音声指示で受けた操船者は、指示内容を考慮し
て、操船者がすでに認知していて緊急性がないと判断し
ている情報の場合には航行状態を予測して現在進行中の
作業を継続し、また、認知していない場合には、現在の
作業を中断して他船との見合状態の確認を行なう等、画
像情報の収集を常時行なうのでなく、必要な時に効果的
なタイミングで行なう等の臨機応変な情報の取捨選択を
可能とする。

【００３３】以上の点からこの発明は、運航船舶の衝突
事故防止の低減と、見張り作業時の操船者負担を軽減す
る支援装置として有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の構成を示したシステムブロッ
ク図である。

【図２】この発明の装置における音声単語のリストを示
した単語集成図である。

【図３】この発明における位置表現モデル図である。

【図４】この発明における見合い状態モデル図である。

【図５】この発明の装置におけるレーダ・データの出力
側図である。

【図６】この発明における音声語彙リストの文字表示図
である。

【図７】航行危険海域の表示例図である。

【図８】船の制動停止特性図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は、最接近距離の閉塞度指標図で
ある。

【図１０】相対針路交差状況図である。

【図１１】最接近時間の閉塞度指標図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は、総合閉塞度指標図である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年８月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 船舶衝突予防用警報指示装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーダ・データを基
に危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船
を検知して、警報の種類や危険船の位置・見合状況に関
する見張り情報を操船者に合成音声で伝達する、船舶衝
突予防用警報指示装置に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、この発明は、レーダで収
集した航行船舶のデータを計算機で知的処理して、船上
での人間による見張り報告と同様な会話様式で、警報指
示対象船舶の位置や見合状態、及び、リクエスト船のリ
クエストデータに関する指示内容の語彙リストを計算機
上に作成し、合成音声で指示すると共に、それらの船舶
によって生じる自船側から見た航路近傍の閉塞海域と他
船側から見た閉塞海域を画像表示して、操船者を支援す
る装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術とその課題】海難事故統計を分析すると、
船舶の衝突事故の主たる原因は、危険な船舶の発見の遅
れや判断の誤りにあり、避航動作の開始時期が遅れて避
航開始時の時間的・距離的余裕がなかった場合に発生し
ている。このような要因を考慮すると、避航動作の原点
となる見合状況の的確な把握、及び避航動作の最適化が
図られるように見張りや警報等の航行環境情報を操船者
に正確、かつ、迅速に伝達し、早期に危険状態を回避で
きるように操船者を支援することが重要な課題となる。

【０００４】しかしながら、従来の航行支援装置では、
複数の警報指示（捕捉目標のロスト警報、危険目標警
報、ガードリング侵入警報、捕捉目標数オーバ警報）を
ブザー音の発生パターンを変えて行なっているが、警報
の種類や他船の航行状態に関する指示内容を瞬時に把握
することが困難である。また、狭視界域や輻輳海域で
は、警報全体の発生頻度が高いため、操船者がこの警報
指示を煩雑に感じる場合もあるし、そのような状況下で
は、確認作業を行なう余裕がない場合もある。

【０００５】さらに、これらの警報指示機と操船者間の
情報伝達の欠落は、危険な船舶の発見や避航判断・動作
の遅れを誘発して、衝突事故の一原因となることがあ
る。この警報指示をできるだけ迅速に、かつ、的確に行
うための対策として、ブザー音の他にＣＲＴ上のシンボ
ル表示やアラームランプを併用する方式も知られてい
る。しかしながら現在の状況では、警報の内容や指示対
象船の位置と航行状態を船上での人間による見張り報告
と同様式の合成音声で操船者に伝達して、さらに航路近
傍における衝突の危険海域を知らせる方式のものは存在
していない。

【０００６】一方、近年、経済活動の発展に伴なって運
航要員の省人化が進み、船舶において運航業務に従事す
る操船者は、見張り作業の合間にも海図による航路の確
認、船位確認および他船との航行状態のプロッテング等
の煩雑な作業を行なっている。このため、見張り以外の
作業を行なっている場合でも、航行環境状態や警報指示
の内容（他船の位置、状態等）を容易に確実に把握する
ことのできる改善された支援方式の実現が強く望まれて
いた。しかしながら、現在のブザー音を用いた指示方式
では、多忙な操船者に警報指示の内容を確実に伝達し
て、操船者の負担を軽減することは非常に困難である。

【０００７】そこでこの発明は、以上の通り、従来の警
報指示のための諸手段の欠点を改善し、多忙な操船者に
も警報指示の内容を確実に、かつ、迅速に伝達すること
のできる新しい船舶衝突予防用の警報指示装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決し、前記目的を実現するために、輻輳海域や狭視
界域を航行中の操船者に対して、危険な船舶及び危険性
のある船舶、または捕捉欠落船の発生とその所在に関す
る警報、及び、操船者が見張り上特に入手したい特定の
船舶（リクエスト船）の位置や状態のデータ（リクエス
トデータ）を自然言語の合成音声で指示するとともに、
航路上の危険海域を画像表示する装置が、 １）警報装置で用いる語彙の音声単語辞書記録装置、 ２）レーダで探知した他船の位置、方位等のディジタル
・データを出力する装置、 ３）他船と自船の位置・速度関係や自船の運動特性を基
に、現在及び将来の見合状況を各船舶について解析し
て、危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落
船に関する警報指示を決定する装置、 ４）警報指示船に対する警報の種類、目標の位置関係、
見合状況等のデータを総合判断して、音声指示内容の語
彙リストを作成する装置、 ５）音声単語辞書を使用して、語彙リストに対応した合
成音声を発生する装置、 ６）警報指示船の所在と自船の航路近傍で他船と接近す
る危険な海域（たとえば、自船から見た閉塞海域、ま
た、他船側から自船を見た閉塞海域）の潜在的衝突の危
険性（閉塞度）、及び捕捉欠落船の所在、音声指示内容
の文字出力、他船ベクトル情報等の音声指示船に対応し
た視覚情報を表示する装置、 ７）操船者がリクエスト船とリクエストデータの種類を
入手するためのキーボードと音声認識装置、 によって構成されていることを特徴とする船舶衝突予防
用警報指示装置を提供する。

【０００９】すなわちこの発明の発明者は、曖昧な情報
の伝達をなくすために船上での人間による見張り報告を
調査して、船橋において航海士や見張り要員が通常用い
ている自然言語の見張り報告の会話様式が人工知能応用
技術である自然言語処理に適していることに着目し、語
彙分類アルゴリズムを計算機上に構成し、警報や見張り
の指示を合成音声で、効果的に支援する方式の開発を進
めてきた。

【００１０】そして、この発明では、航行環境情報の確
実な伝達と見張り作業の効果的支援に関する課題を解決
するため、操船者の聴覚機能を介して、合成音声で表現
された聴覚支援情報を用いて警報指示、及び、リクエス
ト船のリクエストデータの情報提供を行なうと共に、危
険な船舶と遭遇する航路上の閉塞海域等を自船側から見
た場合と、他船側から見た場合について画像表示して、
音声と画像の両面から見張り支援をする方式と、そのた
めの装置構成を採用している。

【００１１】この装置については、以下の通りの方法に
おいて警報指示がなされる。すなわち、たとえば図１に
例示されたこの発明の警報指示装置を用いて、輻輳海域
や狭視界域をレーダで航行中の操船者に、危険な船舶及
び危険性のある船舶、または捕捉欠落船の警報情報、及
び、リクエスト船のリクエストデータ情報を合成音声で
指示する方法において、（ａ）見張り報告で使用してい
る自然言語の音声単語辞書を作成し、（ｂ）レーダか
ら、捕捉船舶の位置、方位、速度、及び、自船の速度や
針路等のデータをあわせて受信し、（ｃ）他船との位置
関係や見合関係等の航行状態と自船の運動特性から危険
な船舶及び危険性のある船舶、リクエスト船、または捕
捉欠落船を検出して、（ｄ）それらの船舶の位置や見合
状況を解析して、警報指示内容を判定し、（ｅ）警報の
種類、目標の相対位置、見合状況等のデータを基に知的
処理して、音声指示の語彙リストを計算機上に作成し、
（ｆ）語彙リストと音声単語辞書の索引から、合成音声
の支援情報を一度に２回繰り返して発生して、（ｇ）視
覚情報は音声指示と並行して、危険な船舶と接近する航
路近傍の自船側から見た閉塞海域と他船側から見た閉塞
海域、捕捉欠落船の位置、及び指示内容の文字出力等の
画像情報をＣＲＴディスプレー上に表示する。

【００１２】

【実施例】そこで、前記した通りの発明の技術的構成と
実施の態様を図面に沿って詳しく説明する。この発明に
おいては前記した通り、見張り報告の会話方式に着目し
て、レーダから他船データを受信した後、それぞれの船
舶について、現在、及び将来に予測される潜在的衝突の
危険性（閉塞度）解析を行ない、危険な船舶及び危険性
のある船舶または潜在的衝突の危険性のある捕捉欠落船
（危険性の高い船舶）、及びリクエスト船等に対して
は、他船の位置や速度ベクトル等のデータと海上衝突予
防上、自船が避航動作の義務船か、針路保持船であるか
を判定して、警報指示の種類と他船の航行位置や見合状
態（見合状況）等の指示内容に関する語彙リストを計算
機上に作成する。

【００１３】船橋での見張り報告に関する会話は、情報
伝達時の欠落防止や情報の曖昧さを無くすために、簡潔
にパターン化している。そして、この見張り報告で使用
される語彙リストは、特定の単語（名詞、形容詞、接続
詞）から成り立っている。また、報告時に用いる船舶の
航行位置は、たとえば図３の相対位置表現でモデル化
し、さらに、見合状況は海上衝突予防法により図４によ
ってモデル化している。

【００１４】そして、危険性の高い捕捉欠落船は、警報
指示の対象としている。危険性の高い船舶ついては、先
に作成した語彙リストを基に、各語彙に対応した音声単
語を索引して合成音声を発生する。さらに危険な船舶と
接近する航路近傍の海域情報は、自船が針路を変更して
避航した場合に生じる閉塞度を模擬的に解析し、さらに
他船が針路を変更して避航した場合に生じる閉塞度を模
擬的に解析して、ＣＲＴディスプレー上に表示して操船
者を支援するという技術的構成を採用する。

【００１５】このように、この発明は、レーダで得た他
船データ（図５）を基に、見張りを継続して行なう必要
のある危険性の高い船舶、及び危険性の高い捕捉欠落船
（要見張り船）等の見合状況を計算機で解析して、警報
指示は合成音声でスピーカから発生させて、共に画像表
示で行なうものである。すなわち、図１に示したこの発
明の警報指示装置においては、まず、図２に示したよう
な船舶内の見張り報告で使用される音声会話の音声単語
辞書ファイルを作成する。これは後述する合成音声の発
生で使用する音声単語のディジタル・データである。

【００１６】次いで、図５に例示したレーダ・データを
基に航行状態を解析して、相対位置関係や最接近時間、
航過距離等の要素データを基に、要見張り船等の警報指
示対象船を検知する。さらに、警報指示対象船の航行状
態に関するデータを基に、警報の種類と航行位置、見合
状態等の音声指示を実現するために必要な語彙リスト
（図６）を作成する。

【００１７】警報指示は、語彙リストを基に音声単語辞
書ファイルから対応する音声単語ディジタル・データを
索引して、Ｄ／Ａ変換後増幅して、スピーカから支援情
報を発生する。また、リクエスト・データの合成音声に
よる入手は、例えば、リクエスト船のデータ入手に必要
な入力データの種類（図１３）のコード化（音声入力の
場合は認識用の音声の登録を行う）と、入力コードに対
応したリクエスト・データの発生条件の設定を行ない、
それぞれの入力コードに対応した内容の情報を合成音声
で提供する。

【００１８】なお、警報指示は一つの指示内容を一度に
２回または操船者が設定した発生条件で繰り返して発生
する。さらに、見張り警報指示の場合は、閉塞度値を用
いて他船の危険性の評価指標とする。閉塞度を用いた航
行危険海域の表示例を示したものが図７である。次に指
示摘要例を示してみる。

【００１９】１）要見張り船の内、危険性のある船舶の
警報指示は、現在閉塞度が０％で潜在閉塞値が５０％以
上の船を対象として２分置きに発生する。 ２）要見張り船の内、危険な船舶の警報指示は、現在閉
塞度０％以上で潜在閉塞値が７０％以上の船を対象とし
ている。指示時期は閉塞度が１０％上昇する毎にする。

【００２０】３）危険な船舶との見合状態が変化した場
合は、ベアリングの変化状況を指示する。 ４）捕捉欠落船の指示は、前記の要見張り船の中で捕捉
が欠落した船舶について指示する。なお、捕捉欠落船の
指示は、発生時のみとする。 ５）要見張り船の内、危険な船舶の場合については、他
の船舶との見合関係と予測の最接近時航過距離、船首航
過距離、最接近までの時間を含め、自船の安全な海域の
針路を指示する。

【００２１】６）指示船が複数隻有って、それらの指示
内容が同じ場合、その隻数を追加して指示する。 ７）他船が避航を開始した場合は、針路の変化状況、予
測の最接近時航過距離、船首航過距離、最接近までの時
間を含め、指示する。 ８）リクエスト船のデータは、操船者が入力した発生条
件の設定により発生する。

【００２２】また、航行の危険性を評価する閉塞度評価
指標はたとえば以下の通りとする。 ｉ）統計的運動性能で見た避航操船特性 操船者が避航の判断をする場合、避航開始時の最接近時
間（ＴＣＰＡ）や航過距離（ＤＣＰＡ）の値は、船の操
縦性能（すなわち、特性時間や旋回性能、反転堕力特
性）や操船者の判断特性等により決まると考えられる。
しかし、操船者は速力や舵角、積荷等の状態で変化する
それらの値を逐次正確に把握することは困難なため、経
験で得た主観的評価量で航行環境状態を評価して、安全
側に操船しているものと思われる。

【００２３】ここでは、避航開始時の最接近時間が船の
長さ；Ｌと速度；Ｖを関数とした特性時間τ（＝Ｌ／
Ｖ）でモデル化している。そして、操船者が避航開始時
期を決める場合は、 自船が避航動作を開始してから避航の効果が現われるま
での時間遅れ；τ_J （＝３τ） 他船の動向認識の時間遅れ；τ_T （＝５τ₁ ） 操船判断の時間遅れ；τ_S 操船者間の情報伝達時間の遅れ；τ_d （＝約５秒） 反転堕力において船体が停止するまでの時間（制動停止
時間）；Ｔ 等の時間遅れを予め考慮して避航の開始時期を決めてい
るものと思われる。

【００２４】従って、反転堕力において船体が停止する
までに船体が進出する距離は、以下「制動停止距離」と
言う。たとえば、図８の制動特性を持つ、5000トン
（Ｌ；105ｍ）の船が湾内を通常航行（Ｖ＝１２ノッ
ト）する場合について考えてみる。ただし、特性時間は
自船の特性時間；τ；約１７秒、在来船の特性時間；τ
_i（；６〜１７）秒とする。

【００２５】避航開始時の最接近時間分布は、各遅れ時
間が 自船の避航時間遅れ：τ_J 約５７秒、 認識時間遅れ ：τ_T （３０〜８５）秒、 操船時間遅れ ：τ_S （３０〜６０）秒、 操船者間の情報伝達時間の遅れ：τ_d ：５秒、 制動停止時間 ：Ｔ：250秒、 となり、操船者の判断に関する時間遅れ：τ_J ＋τ_T ＋
τ_S ＋τ_d と制動停止時間：Ｔのいずれかの最小値を、
下限値：τ_L （約２分２秒）とし、それらの和を上限
値：τ_H （７分３７秒）とする範囲に分布し、その平均
値が通常の航行速力の制動停止時間：Ｔ（４分１０秒）
の近傍に分布している。

【００２６】さらに操船者は通常の避航操船による危険
回避が困難な場合、最大舵角による旋回径でＵターンし
て避航する場合と、機関を反転して船体を停止させるこ
とにより避航する場合を考慮している。従って、機関停
止してから船体が進む距離を船首方向の最接近距離の目
標値：Ｄ_a 、最大舵角時の旋回径を船側方向の最接近距
離の目標値：Ｄ_b とする。

【００２７】ii）閉塞度値算出のアルゴリズムについて 他船との危険状態を評価する評価指標に適用している閉
塞度の算出アルゴリズムについて説明する。海上交通を
統計的に解析すると、自船の周りには他船を近づけない
楕円形状（船首方向：Ｄ_a 、船側方向：Ｄ_b ）をした閉
塞海域が認められる。例えば、船首・船側方向の航跡隻
数分布の観測値は図９（ａ）（ｂ）に実線で示してあ
る。

【００２８】この図から、避航時の操船者は、楕円形状
をした航跡隻数分布の平均値（長径：Ｄ_a 、短径：
Ｄ_b ）と同様な航過距離に目標針路を採っていることが
分かる。そして航過領域は平均値の約1/2 倍から２倍に
分布している。さらに、図１０で、他船の相対針路が自
船針路と交差する角度：θ、航過までの時間：τ、航過
時の最接近距離：ｄの見合状況における平均的最接近距
離：Ｄ_L は、 Ｄ_L ＝［（Ｄ_a ・Cos θ）² ＋（Ｄ_B ・Sin θ）² ］^1/2 （１） となる。

【００２９】従って、操船者の航過距離に関する主観的
危険度合は、他船を避ける累積頻度の閉塞度に対応して
いるものと定義する。なお、Ｖ：自船の速度、Ｄ_a ：船
首方向の最接近距離の目標値（制動停止距離）、Ｄ_b ：
船側方向の最接近距離の目標値（旋回径）である。次
に、現在針路の最接近距離：ｄに関する閉塞度は、基本
最接近距離：Ｄ_L を用いて、以下のように定義する。

【００３０】即ち、航過点における最接近距離の閉塞
度：Ｂ_D は、ｄが２・Ｄ_L より小さいとした条件の時、 Ｂ_D ＝１ ・・・・・・・・ ｄ＜Ｄ_L ／２ Ｂ_D ＝｛（２・Ｄ_L −ｄ）／（３・Ｄ_L ／２）｝² ・・・・・ Ｄ_L ／２≦ｄ＜２・Ｄ_L （２） Ｂ_D ＝０ ｄ≧２・Ｄ_L とする。例えば、航過距離に対する閉塞度値は図９
（ａ）の点線で示される。さらに、図１１は、避航開始
時における時間的余裕を示す最接近時間の観測値（実
線）と避航開始時の時間的余裕に関する主観的危険度の
閉塞度を点線で示している。

【００３１】なお、Ｔは、自船の速度：Ｖにおける避航
開始時の時間的余裕の目標値で、速度Ｖにおける制動停
止時間である。すなわち、最接近時間：ｔにおける最接
近時間閉塞度：Ｂ_T は、ｔ≦２・Ｔとした条件下で、 τ_L ≦Ｔ／２の場合 Ｂ_T ＝１ ・・・・・・・・ ｔ＜Ｔ／２ Ｂ_T ＝｛（２・Ｔ−ｔ）／（３・Ｔ／２）｝² ・・Ｔ／２≦ｔ＜２・Ｔ（３） Ｂ_T ＝０ ・・・・・・・・ ｔ≧２・Ｔ τ_L ＞Ｔ／２の場合 Ｂ_T ＝１ ・・・・・・・・ ｔ＜τ_L Ｂ_T ＝｛（２・Ｔ−ｔ）／（２・Ｔ−τ_L ）｝² …τ_L ≦ｔ＜２・Ｔ（３′） Ｂ_T ＝０ ・・・・・・・・ ｔ≧２・Ｔ となる。

【００３２】そして、航行時の危険性を表わす総合閉塞
度の指数：Ｂ_I は、式−４に定義する。 Ｂ_I ＝Ｂ_D ・Ｂ_T ・１００％ （４） 例えば、図１２（ａ）（ｂ）は１２knt で航行中の自船
に対する総合度指数を他船速度が８knt 、１４knt の場
合について示している。そして前記図７は閉塞度を用い
た航行危険海域の表示例を自船側から見た閉塞海域と他
船側から見た閉塞海域の場合について示している。

【００３３】もちろん、この発明は、以上の例によって
限定されるものではないし装置構成の細部については様
々な態様が可能である。

【００３４】

【発明の効果】輻輳海域や狭視界域を航行する場合、レ
ーダは航行海域情報を収集する重要な情報源になってい
る、現状では、これらのレーダ情報を操船者の視覚機能
と聴覚機能で認識している。しかし、現在の聴覚機能を
対象としたブザー音を用いた指示方式では、多忙な操船
者に、警報の指示内容を確実に伝達できない。また、レ
ーダ両面上のベクトル情報からは、避航判断に必要な危
険海域と安全な海域の情報を瞬時に把握できない為、操
船者の負担を軽減することは困難である。この発明の音
声合成警報指示装置は、人間による見張り報告の自然言
語と同様な語彙で、警報の内容を音声指示するため、警
報の種類や警報指示対象船舶の位置・状態の把握が容易
になる。

【００３５】さらに、警報の音声指示と並行して、危険
性の高い船舶と接近する航路近傍の自船側から見た閉塞
海域と、他船側から見た閉塞海域、及び捕捉欠落船の位
置、指示内容の文字出力等の画像による視覚情報をＣＲ
Ｔディスプレー上に表示しているため、航行環境状態の
把握が容易となり、船舶衝突予防装置の支援情報として
有効であり、普及の可能性は高い。

【００３６】すなわち、この発明では、音声指示より、
他の視覚情報を必要な時にタイミング良く参照すること
ができるので、操船者の負担軽減が可能で、画像情報を
効果的に利用することができる。たとえば、航行環境情
報を合成音声指示で受けた操船者は、指示内容を考慮し
て、操船者がすでに認知していて緊急性がないと判断し
ている情報の場合には航行状態を予測して現在進行中の
作業を継続し、また、認知していない場合には、現在の
作業を中断して他船との見合状態の確認を行なう等、画
像情報の収集を常時行なうのでなく、必要な時に効果的
なタイミングで行なう等の臨機応変な情報の取捨選択を
可能とする。

【００３７】以上の点からこの発明は、運航船舶の衝突
事故防止の低減と、見張り作業時の操船者負担を軽減す
る支援装置として有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の構成を示したシステムブロッ
ク図である。

【図２】この発明の装置における音声単語のリスト例図
である。

【図３】この発明における位置表現モデル図である。

【図４】この発明における見合い状態モデル図である。

【図５】この発明の装置におけるレーダ・データの出力
側図である。

【図６】この発明における音声語彙リストの文字表示図
である。

【図７】航行危険海域の表示例図である。

【図８】船の制動停止特性図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は、最接近距離の閉塞度指標図で
ある。

【図１０】相対針路交差状況図である。

【図１１】最接近時間の閉塞度指標図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は、総合閉塞度指標図である。

【図１３】リクエスト船のデータ入手に必要な入力デー
タの種類を例示した図である。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年８月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１３】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 船舶衝突予防用警報指示装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーダ・データを基
に危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船
を検知して、警報の種類や危険船の位置・見合状況に関
する見張り情報を操船者に合成音声で伝達する、船舶衝
突予防用警報指示装置に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、この発明は、レーダで収
集した航行船舶のデータを計算機で知的処理して、船上
での人間による見張り報告と同様な会話様式で、警報指
示対象船舶の位置や見合状態、及び、リクエスト船のリ
クエストデータに関する指示内容の語彙リストを計算機
上に作成し、合成音声で指示すると共に、それらの船舶
によって生じる自船側から見た航路近傍の閉塞海域と他
船側から見た閉塞海域を画像表示して、操船者を支援す
る装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術とその課題】海難事故統計を分析すると、
船舶の衝突事故の主たる原因は、危険な船舶の発見の遅
れや判断の誤りにあり、避航動作の開始時期が遅れて避
航開始時の時間的・距離的余裕がなかった場合に発生し
ている。このような要因を考慮すると、避航動作の原点
となる見合状況の的確な把握、及び避航動作の最適化が
図られるように見張りや警報等の航行環境情報を操船者
に正確、かつ、迅速に伝達し、早期に危険状態を回避で
きるように操船者を支援することが重要な課題となる。

【０００４】しかしながら、従来の航行支援装置では、
複数の警報指示（捕捉目標のロスト警報、危険目標警
報、ガードリング侵入警報、捕捉目標数オーバ警報）を
ブザー音の発生パターンを変えて行なっているが、警報
の種類や他船の航行状態に関する指示内容を瞬時に把握
することが困難である。また、狭視界域や輻輳海域で
は、警報全体の発生頻度が高いため、操船者がこの警報
指示を煩雑に感じる場合もあるし、そのような状況下で
は、確認作業を行なう余裕がない場合もある。

【０００５】さらに、これらの警報指示機と操船者間の
情報伝達の欠落は、危険な船舶の発見や避航判断・動作
の遅れを誘発して、衝突事故の一原因となることがあ
る。この警報指示をできるだけ迅速に、かつ、的確に行
うための対策として、ブザー音の他にＣＲＴ上のシンボ
ル表示やアラームランプを併用する方式も知られてい
る。しかしながら現在の状況では、警報の内容や指示対
象船の位置と航行状態を船上での人間による見張り報告
と同様式の合成音声で操船者に伝達して、さらに航路近
傍における衝突の潜在的危険海域を知らせる方式のもの
は存在していない。

【０００６】一方、近年、経済活動の発展に伴なって運
航要員の省人化が進み、船舶において運航業務に従事す
る操船者は、見張り作業の合間にも海図による航路の確
認、船位確認および他船との航行状態のプロッテング等
の煩雑な作業を行なっている。このため、見張り以外の
作業を行なっている場合でも、航行環境状態や警報指示
の内容（他船の位置、状態等）を容易に確実に把握する
ことのできる改善された支援方式の実現が強く望まれて
いた。しかしながら、現在のブザー音を用いた指示方式
では、多忙な操船者に警報指示の内容を確実に伝達し
て、操船者の負担を軽減することは非常に困難である。

【０００７】そこでこの発明は、以上の通り、従来の警
報指示のための諸手段の欠点を改善し、多忙な操船者に
も警報指示の内容を確実に、かつ、迅速に伝達すること
のできる新しい船舶衝突予防用の警報指示装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決し、前記目的を実現するために、輻輳海域や狭視
界域を航行中の操船者に対して、危険な船舶及び危険性
のある船舶、または捕捉欠落船の発生とその所在に関す
る警報、及び、操船者が見張り上特に入手したい特定の
船舶（リクエスト船）の位置や状態のデータ（リクエス
トデータ）を自然言語の合成音声で指示するとともに、
航路上の危険海域を画像表示する装置が、 １）警報装置で用いる語彙の音声単語辞書記録装置、 ２）レーダで探知した他船の位置、方位等のディジタル
・データを出力する装置、 ３）他船と自船の位置・速度関係や自船・他船の運動特
性を基に、現在及び将来の見合状況を各船舶について解
析して、危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉
欠落船に関する警報指示を決定する装置、 ４）警報指示船に対する警報の種類、目標の位置関係、
見合状況等のデータを総合判断して、音声指示内容の語
彙リストを作成する装置、 ５）音声単語辞書を使用して、語彙リストに対応した合
成音声を発生する装置、 ６）警報指示船の所在と自船の航路近傍で他船と接近す
る危険な海域（たとえば、自船から見た閉塞海域、ま
た、他船側から自船を見た閉塞海域）の潜在的衝突の危
険性（閉塞度）、及び捕捉欠落船の所在、音声指示内容
の文字出力、他船ベクトル情報等の音声指示船に対応し
た視覚情報を表示する装置、 ７）操船者がリクエスト船とリクエストデータの種類を
入手するためのキーボードと音声認識装置、 によって構成されていることを特徴とする船舶衝突予防
用警報指示装置を提供する。

【０００９】すなわちこの発明の発明者は、曖昧な情報
の伝達をなくすために船上での人間による見張り報告を
調査して、船橋において航海士や見張り要員が通常用い
ている自然言語の見張り報告の会話様式が人工知能応用
技術である自然言語処理に適していることに着目し、語
彙分類アルゴリズムを計算機上に構成し、警報や見張り
の指示を合成音声で、効果的に支援する方式の開発を進
めてきた。

【００１０】そして、この発明では、航行環境情報の確
実な伝達と見張り作業の効果的支援に関する課題を解決
するため、操船者の視聴覚機能を介して、合成音声で表
現された聴覚支援情報を用いて警報指示、及び、リクエ
スト船のリクエストデータの情報提供を行なうと共に、
危険な船舶と遭遇する航路上の閉塞海域等を自船側から
見た場合と、他船側から見た場合について画像表示し
て、音声と画像の両面から見張り支援をする方式と、そ
のための装置構成を採用している。

【００１１】この装置については、以下の通りの方法に
おいて警報指示がなされる。すなわち、たとえば図１に
例示されたこの発明の警報指示装置を用いて、輻輳海域
や狭視界域をレーダで航行中の操船者に、危険な船舶及
び危険性のある船舶、または捕捉欠落船の警報情報、及
び、リクエスト船のリクエストデータ情報を合成音声で
指示する方法において、（ａ）見張り報告で使用してい
る自然言語の音声単語辞書を作成し、（ｂ）レーダか
ら、捕捉船舶の位置、方位、速度、及び、自船の速度や
針路等のデータをあわせて受信し、（ｃ）他船との位置
関係や見合関係等の航行状態と自船と他船の運動特性か
ら危険な船舶及び危険性のある船舶、リクエスト船、ま
たは捕捉欠落船を検出して、（ｄ）それらの船舶の位置
や見合状況を解析して、警報指示内容を判定し、（ｅ）
警報の種類、目標の相対位置、見合状況等のデータを基
に知的処理して、音声指示の語彙リストを計算機上に作
成し、（ｆ）語彙リストと音声単語辞書の索引から、合
成音声の支援情報を一度に２回繰り返して発生して、
（ｇ）視覚情報は音声指示と並行して、危険な船舶と接
近する航路近傍の自船側から見た閉塞海域と他船側から
見た閉塞海域、さらには、自船針路上閉塞度の最接近時
間軸上における値、自船の旋回針路上閉塞度の最大値と
最接近距離の最小値、捕捉欠落船の位置、及び指示内容
の文字出力等の画像情報をＣＲＴディスプレー上に表示
する。

【００１２】

【実施例】そこで、前記した通りの発明の技術的構成と
実施の態様を図面に沿って詳しく説明する。この発明に
おいては前記した通り、見張り報告の会話方式に着目し
て、レーダから他船データを受信した後、それぞれの船
舶について、現在、及び将来に予測される潜在的衝突の
危険性（閉塞度）解析を行ない、危険な船舶及び危険性
のある船舶または潜在的衝突の危険性のある捕捉欠落船
（危険性の高い船舶）、及びリクエスト船等に対して
は、他船の位置や速度ベクトル等のデータと海上衝突予
防上、自船が避航動作の義務船か、針路保持船であるか
を判定して、警報指示の種類と他船の航行位置や見合状
態（見合状況）等の指示内容に関する語彙リストを計算
機上に作成する。

【００１３】船橋での見張り報告に関する会話は、情報
伝達時の欠落防止や情報の曖昧さを無くすために、簡潔
にパターン化している。そして、この見張り報告で使用
される語彙リストは、特定の単語（名詞、形容詞、接続
詞）から成り立っている。また、報告時に用いる船舶の
航行位置は、たとえば図３の相対位置表現でモデル化
し、さらに、見合状況は海上衝突予防法により図４によ
ってモデル化している。

【００１４】そして、危険性の高い捕捉欠落船は、警報
指示の対象としている。危険性の高い船舶ついては、先
に作成した語彙リストを基に、各語彙に対応した音声単
語を索引して合成音声を発生する。さらに危険な船舶と
接近する航路近傍の海域情報は、自船が針路を変更して
避航した場合に生じる閉塞度を模擬的に解析し、さらに
他船が針路を変更して避航した場合に生じる閉塞度を模
擬的に解析して、ＣＲＴディスプレー上に表示して操船
者を支援するという技術的構成を採用する。

【００１５】このように、この発明は、レーダで得た他
船データ（図５）を基に、見張りを継続して行なう必要
のある危険性の高い船舶、及び危険性の高い捕捉欠落船
（要見張り船）等の見合状況を計算機で解析して、警報
指示は合成音声でスピーカから発生させて、共に画像表
示で行なうものである。すなわち、図１に示したこの発
明の警報指示装置においては、まず、図２に示したよう
な船舶内の見張り報告で使用される音声会話の音声単語
辞書ファイルを作成する。これは後述する合成音声の発
生で使用する音声単語のディジタル・データである。

【００１６】次いで、図５に例示したレーダ・データを
基に航行状態を解析して、相対位置関係や最接近時間、
航過距離等の要素データを基に、要見張り船等の警報指
示対象船を検知する。さらに、警報指示対象船の航行状
態に関するデータを基に、警報の種類と航行位置、見合
状態等の音声指示を実現するために必要な語彙リスト
（図６）を作成する。

【００１７】警報指示は、語彙リストを基に音声単語辞
書ファイルから対応する音声単語ディジタル・データを
索引して、Ｄ／Ａ変換後増幅して、スピーカから支援情
報を発生する。また、リクエスト・データの合成音声に
よる入手は、例えば、リクエスト船のデータ入手に必要
な入力データの種類（図１３）のコード化（音声入力の
場合は認識用の音声の登録を行う）と、入力コードに対
応したリクエスト・データの発生条件の設定を行ない、
それぞれの入力コードに対応した内容の情報を合成音声
で提供する。

【００１８】なお、警報指示は一つの指示内容を一度に
２回または操船者が設定した発生条件で繰り返して発生
する。さらに、見張り警報指示の場合は、閉塞度値を用
いて他船の危険性の評価指標とする。閉塞度を用いた航
行危険海域の表示例を示したものが図７である。次に指
示摘要例を示してみる。

【００１９】１）要見張り船の内、危険性のある船舶の
警報指示は、現在閉塞度が０％で潜在閉塞値が５０％以
上の船を対象として２分置きに発生する。 ２）要見張り船の内、危険な船舶の警報指示は、現在閉
塞度０％以上で潜在閉塞値が７０％以上の船を対象とし
ている。指示時期は閉塞度が１０％上昇する毎にする。

【００２０】３）危険な船舶との見合状態が変化した場
合は、ベアリングの変化状況を指示する。 ４）捕捉欠落船の指示は、前記の要見張り船の中で捕捉
が欠落した船舶について指示する。なお、捕捉欠落船の
指示は、発生時のみとする。 ５）要見張り船の内、危険な船舶の場合については、他
の船舶との見合関係と予測の最接近時航過距離、船首航
過距離、最接近までの時間を含め、自船の安全な海域の
針路を指示する。

【００２１】６）指示船が複数隻有って、それらの指示
内容が同じ場合、その隻数を追加して指示する。 ７）他船が避航を開始した場合は、針路の変化状況、予
測の最接近時航過距離、船首航過距離、最接近までの時
間を含め、指示する。 ８）リクエスト船のデータは、操船者が入力した発生条
件の設定により発生する。

【００２２】また、航行の危険性を評価する閉塞度評価
指標はたとえば以下の通りとする。 ｉ）統計的運動性能で見た避航操船特性 操船者が避航の判断をする場合、避航開始時の最接近時
間（ＴＣＰＡ）や航過距離（ＤＣＰＡ）の値は、船の操
縦性能（すなわち、特性時間や旋回性能、反転堕力特
性）や操船者の判断特性等により決まると考えられる。
しかし、操船者は速力や舵角、積荷等の状態で変化する
それらの値を逐次正確に把握することは困難なため、経
験で得た主観的評価量で航行環境状態を評価して、安全
側に操船しているものと思われる。

【００２３】ここでは、避航開始時の最接近時間が船の
長さ；Ｌと速度；Ｖを関数とした特性時間τ（＝Ｌ／
Ｖ）でモデル化している。また、他船の大きさは速度と
レーダ目標の大きさから統計的緒元性能特性を基に推測
する。そして、操船者が避航開始時期を決める場合は、 自船が避航動作を開始してから避航の効果が現われるま
での時間遅れ；τ_J （＝３τ） 他船の動向認識の時間遅れ；τ_T （＝５τ₁ ） 操船判断の時間遅れ；τ_S 操船者間の情報伝達時間の遅れ；τ_d （＝約５秒） 反転堕力において船体が停止するまでの時間（制動停止
時間）；Ｔ 等の時間遅れを予め考慮して避航の開始時期を決めてい
るものと思われる。

【００２４】従って、反転堕力において船体が停止する
までに船体が進出する距離は、以下「制動停止距離」と
言う。たとえば、図８の制動特性を持つ、5000トン
（Ｌ；105ｍ）の船が湾内を通常航行（Ｖ＝１２ノッ
ト）する場合について考えてみる。ただし、特性時間は
自船の特性時間；τ；約１７秒、在来船の特性時間；τ
_i（；６〜１７）秒とする。

【００２５】避航開始時の最接近時間分布は、各遅れ時
間が 自船の避航時間遅れ：τ_J 約５７秒、 認識時間遅れ ：τ_T （３０〜８５）秒、 操船時間遅れ ：τ_S （３０〜６０）秒、 操船者間の情報伝達時間の遅れ：τ_d ：５秒、 制動停止時間 ：Ｔ：250秒、 となり、操船者の判断に関する時間遅れ：τ_J ＋τ_T ＋
τ_S ＋τ_d と制動停止時間：Ｔのいずれかの最小値を、
下限値：τ_L （約２分２秒）とし、それらの和を上限
値：τ_H （７分３７秒）とする範囲に分布し、その平均
値が通常の航行速力の制動停止時間：Ｔ（４分１０秒）
の近傍に分布している。

【００２６】さらに操船者は通常の避航操船による危険
回避が困難な場合、最大舵角による旋回径でＵターンし
て避航する場合と、機関を反転して船体を停止させるこ
とにより避航する場合を考慮している。従って、機関が
停止してから船体が進む距離と避航遅れ時間に進む距離
を船首方向の最接近距離の目標値：Ｄ_a 、最大蛇角時の
旋回径を船側方向の最接近距離の目標値：Ｄ_b とする。
なお、船尾方向の最接近距離の目標値：Ｄ_d は、Ｄ_d ＝
Ｄ_a ／２とする。

【００２７】ii）閉塞度値算出のアルゴリズムについて 他船との危険状態を評価する評価指標に適用している閉
塞度の算出アルゴリズムについて説明する。海上交通を
統計的に解析すると、自船の周りには他船を近づけない
楕円形状（船首方向：Ｄ_a 、船側方向：Ｄ_b 、船尾方
向：Ｄ_a ）をした閉塞海域が認められる。例えば、船首
・船側方向の航跡隻数分布の観測値は図９（ａ）（ｂ）
に実線で示してある。

【００２８】この図から、避航時の操船者は、楕円形状
をした航跡隻数分布の平均値（長径：Ｄ_a 、短径：
Ｄ_b ）と同様な航過距離に目標針路を採っていることが
分かる。そして航過領域は平均値の約1/2 倍から２倍に
分布している。この閉塞海域の大きさは、自船（全長：
Ｌ_O ）と他船（全長Ｌ_T ）による総合的な大きさ（相対
船長：Ｌ）と速度および旋回径に依存している。

【００２９】なお、相対船長：Ｌは、Ｌ＝｛（Ｌ_O ² ＋
Ｌ_T ² ）／２｝^1/2 である。さらに、図１０で、他船の
相対針路が自船針路と交差する角度：θ、航過までの時
間：ｔ、航過時の最接近距離：ｄの見合状況における平
均的最接近距離：Ｄ_L は、 Ｄ_L ＝［（Ｄ_a ・Cos θ）² ＋（Ｄ_b ・Sin θ）² ］^1/2 （１） Ｄ_L ＝［（Ｄ_L ・Cos θ）² ＋（Ｄ_b ・Sin θ）² ］^1/2 （１′） となる。

【００３０】従って、操船者の航過距離に関する主観的
危険度合は、他船を避ける累積頻度の閉塞度に対応して
いるものと定義する。なお、Ｖ：自船の速度、Ｄ_a ：船
首方向の最接近距離の目標値（制動停止距離または避航
遅れ時間に進む距離）、Ｄ_b ：船側方向の最接近距離の
目標値（相対船長Ｌの船の旋回径）である。

【００３１】また、最接近距離の下限目標値は、Ｄ_a 、
Ｄ_d ≧３・Ｌ、Ｄ_b ≧２・Ｌとする。次に、現在針路の
最接近距離：ｄに関する閉塞度は、基本最接近距離：Ｄ
_L を用いて、以下のように定義する。なお、航過領域の
長径・短径方向の下限値・上限値・目標値は、自動また
は手動で任意に設定する。

【００３２】即ち、航過点における最接近距離の閉塞
度：Ｂ_D は、ｄが２・Ｄ_L より小さいとした条件の時、 Ｂ_D ＝１ ・・・・・・・・ ｄ＜Ｄ_L ／２ Ｂ_D ＝｛（２・Ｄ_L −ｄ）／（３・Ｄ_L ／２）｝² ・・・・・ Ｄ_L ／２≦ｄ＜２・Ｄ_L （２） Ｂ_D ＝０ ｄ≧２・Ｄ_L とする。例えば、航過距離に対する閉塞度値は図９
（ａ）の点線で示される。さらに、図１１は、避航開始
時における時間的余裕を示す最接近時間の観測値（実
線）と避航開始時の時間的余裕に関する主観的危険度の
閉塞度を点線で示している。

【００３３】なお、Ｔは、自船の速度：Ｖにおける避航
開始時の時間的余裕の目標値で、速度Ｖにおける制動停
止時間である。すなわち、最接近時間：ｔにおける最接
近時間閉塞度：Ｂ_T は、ｔ≦２・Ｔとした条件下で、 τ_L ≦Ｔ／２の場合 Ｂ_T ＝１ ・・・・・・・・ ｔ＜Ｔ／２ Ｂ_T ＝｛（２・Ｔ−ｔ）／（３・Ｔ／２）｝² ・・Ｔ／２≦ｔ＜２・Ｔ（３） Ｂ_T ＝０ ・・・・・・・・ ｔ≧２・Ｔ τ_L ＞Ｔ／２の場合 Ｂ_T ＝１ ・・・・・・・・ ｔ＜τ_L Ｂ_T ＝｛（２・Ｔ−ｔ）／（２・Ｔ−τ_L ）｝² …τ_L ≦ｔ＜２・Ｔ（３′） Ｂ_T ＝０ ・・・・・・・・ ｔ≧２・Ｔ となる。

【００３４】そして、航行時の危険性を表わす総合閉塞
度の指数：Ｂ_I は、式−４に定義する。 Ｂ_I ＝Ｂ_D ・Ｂ_T ・１００％ （４） Ｂ_I ＝（Ｂ_D ・Ｂ_T ）^0.5 ・１００％ （４’） Ｂ_I ＝Ｂ_D ・Ｂ_T ^0.5 ・１００％ （４”） 例えば、図１２（ａ）（ｂ）は１２knt で航行中の自船
に対する総合閉塞度指数を他船速度が８knt 、１４knt
の場合について示している。そして前記図７は閉塞度を
用いた航行危険海域の表示例を自船側から見た閉塞海域
と他船側から見た閉塞海域の場合について示している。

【００３５】もちろん、この発明は、以上の例によって
限定されるものではないし装置構成の細部については様
々な態様が可能である。

【００３６】

【発明の効果】輻輳海域や狭視界域を航行する場合、レ
ーダは航行海域情報を収集する重要な情報源になってい
る、現状では、これらのレーダ情報を操船者の視覚機能
と聴覚機能で認識している。しかし、現在の聴覚機能を
対象としたブザー音を用いた指示方式では、多忙な操船
者に、警報の指示内容を確実に伝達できない。また、レ
ーダ両面上のベクトル情報からは、避航判断に必要な危
険海域と安全な海域の情報を瞬時に把握できない為、操
船者の負担を軽減することは困難である。この発明の音
声合成警報指示装置は、人間による見張り報告の自然言
語と同様な語彙で、警報の内容を音声指示するため、警
報の種類や警報指示対象船舶の位置・状態の把握が容易
になる。

【００３７】さらに、警報の音声指示と並行して、危険
性の高い船舶と接近する航路近傍の自船側から見た閉塞
海域と、他船側から見た閉塞海域、自船針路上閉塞度の
最接近時間軸上における値、自船の旋回針路上閉塞度の
最大値、最接近距離の最小値、及び捕捉欠落船の位置、
指示内容の文字出力等の画像による視覚情報をＣＲＴデ
ィスプレー上に表示しているため、航行環境状態の把握
が容易となり、船舶衝突予防装置の支援情報として有効
であり、普及の可能性は高い。

【００３８】すなわち、この発明では、音声指示より、
他の視覚情報を必要な時にタイミング良く参照すること
ができるので、操船者の負担軽減が可能で、画像情報を
効果的に利用することができる。たとえば、航行環境情
報を合成音声指示で受けた操船者は、指示内容を考慮し
て、操船者がすでに認知していて緊急性がないと判断し
ている情報の場合には航行状態を予測して現在進行中の
作業を継続し、また、認知していない場合には、現在の
作業を中断して他船との見合状態の確認を行なう等、画
像情報の収集を常時行なうのでなく、必要な時に効果的
なタイミングで行なう等の臨機応変な情報の取捨選択を
可能とする。

【００３９】以上の点からこの発明は、運航船舶の衝突
事故防止の低減と、見張り作業時の操船者負担を軽減す
る支援装置として有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の構成を示したシステムブロッ
ク図である。

【図２】この発明の装置における音声単語のリスト例図
である。

【図３】この発明における位置表現モデル図である。

【図４】この発明における見合い状態モデル図である。

【図５】この発明の装置におけるレーダ・データの出力
側図である。

【図６】この発明における音声語彙リストの文字表示図
である。

【図７】航行危険海域の表示例図である。

【図８】船の制動停止特性図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は、最接近距離の閉塞度指標図で
ある。

【図１０】相対針路交差状況図である。

【図１１】最接近時間の閉塞度指標図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は、総合閉塞度指標図である。

【図１３】リクエスト船のデータ入手に必要な入力デー
タの種類を例示した図である。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 典一 東京都府中市幸町２丁目41番地８号 府中 第３住宅２−303 (72)発明者 湯本 宏 神奈川県相模原市田名250番地３号 (72)発明者 多賀 謙治 東京都三鷹市深大寺２丁目42番地７号 (72)発明者 菅澤 忍 東京都田無市芝久保３丁目14番地９号 (72)発明者 八田 一郎 愛知県中島郡祖父江町大字二俣字上瀬古 43番地９号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輻輳海域や狭視界域を航行中の操船者に
   対して、衝突の恐れのある船舶、あるいは衝突の危険性
   の高い船舶（危険な船舶）と、将来において危険な船舶
   となりうる船舶（危険性のある船舶）、または自船から
   一定の範囲内にある船舶であって、目標としてのレーダ
   上での捕捉が中断された船舶（捕捉欠落船）の発生とそ
   の所在に関する警報を自然言語の合成音声で指示する装
   置が、 １）警報装置で用いる語彙の音声単語辞書記録装置、 ２）レーダで探知した他船の位置、方位等のディジタル
   ・データを出力する装置、 ３）他船と自船の位置・速度関係や自船の運動特性を基
   に、現在及び将来の見合状況を各船舶について解析し
   て、危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落
   船に関する警報指示を決定する装置、 ４）警報指示船に対する警報の種類、目標の位置関係、
   見合状況等のデータを総合判断して、音声指示内容の語
   彙リストを作成する装置、 ５）音声単語辞書を使用して、語彙リストに対応した合
   成音声を発生する装置、 ６）警報指示船の所在と自船の航路近傍で他船と接近す
   る危険な海域（閉塞海域）の潜在的衝突の危険性（閉塞
   度）、及び、捕捉欠落船の所在、音声指示内容の文字出
   力、他船ベクトル情報等の音声指示船に対応した視覚情
   報を表示する装置、 によって構成されていることを特徴とする船舶衝突予防
   用警報指示装置。