JPH07270527A

JPH07270527A - 船舶位置検知装置

Info

Publication number: JPH07270527A
Application number: JP6062245A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujiyoshi; 誠藤吉; Hiroshi Isshiki; 浩一色; Akira Watanabe; 明渡辺
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】正確な絶対位置と他船あるいは陸地の相対位
置を検知可能な船舶位置検知装置を提供する。【構成】ＧＰＳ５とレーダ４とソナー３と一対のカメ
ラ２を備え、レーダ４により測定された海図絶対位置情
報のメンバシップ関数と、ＧＰＳ５により測定されたＧ
ＰＳ絶対位置情報のメンバシップ関数の和集合をとり、
その重心位置を船舶絶対位置情報と推定する絶対位置推
定装置を設け、カメラ２の画像信号から検出された物体
の画像相対位置情報のメンバシップ関数と、ソナー３に
より測定された物体の相対位置情報のメンバシップ関数
の和集合をとり、その重心位置を物体の相対位置情報と
推定する相対位置推定装置を設ける。【効果】より正確な船舶絶対位置情報、相対位置情報
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶に設置される自船
の絶対位置（緯度と経度）と、陸地あるいは他船の相対
位置（自船を中心にした他船あるいは陸地の方位と距
離）を検知する船舶位置検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】船舶は、自船の絶対位置に基づいて、エ
ネルギーを節約できる最適の航路を選択し、進行方向を
（自動）選択して航行している。よって、自船の絶対位
置を正確に測定することは安全上も非常に重要であるた
め、船舶位置検知装置として広域測位システム（global
positioning system ）（以下、ＧＰＳと略す）が装備
されるようになってきている。また、他船あるいは陸地
との衝突を防止するため、レーダが装備され、レーダに
より他船あるいは陸地の相対位置を確認している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＧＰＳでは、
海域の場所と時刻により常に安定した精度の絶対位置情
報を得ることができないという問題があった。よって、
経験をもとに大体の絶対位置を割り出しているのが現状
で、経験差、技量によるバラツキも少なくないという問
題があった。また、レーダでは、電波障害により、他船
あるいは陸地を捉えることができなくなるという問題が
あった。

【０００４】本発明は上記問題を解決するものであり、
より正確な絶対位置と他船あるいは陸地の相対位置を検
知可能な船舶位置検知装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１発明の船舶位置検知装置は、広域測位システム
とレーダを備え、前記広域測位システムにより測定され
たＧＰＳ絶対位置情報と前記レーダにより測定された海
図上の絶対位置情報を入力し、ＧＰＳ絶対位置情報のメ
ンバシップ関数と海図絶対位置情報のメンバシップ関数
の和集合をとり、その重心位置を船舶絶対位置情報と推
定する絶対位置推定手段を設けたことを特徴とするもの
である。

【０００６】第２発明の船舶位置検知装置は、上記第１
発明の船舶位置検知装置であって、絶対位置推定手段
は、広域測位システムの衛星捕捉数により、適応度を設
定し、この適応度によりＧＰＳ絶対位置情報のメンバシ
ップ関数の比率を圧縮することを特徴とするものであ
る。

【０００７】また第３発明の船舶位置検知装置は、ソナ
ーと一対の同方向に向けたカメラを備え、前記カメラの
画像信号から物体の相対位置情報を検出する画像処理手
段と、前記ソナーにより測定された物体の相対位置情報
および前記画像処理手段により検出された画像相対位置
情報を入力し、ソナー相対位置情報のメンバシップ関数
と画像相対位置情報のメンバシップ関数の和集合をと
り、その重心位置を物体の相対位置情報と推定する相対
位置推定手段を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】第４発明の船舶位置検知装置は、上記第３
発明の船舶位置検知装置にさらに、音源と、所定間隔を
おいて設置した２本のマイクと、この２本のマイクの音
響信号により物体の相対位置情報を検出するドップラー
位置検出手段を付加し、上記第３発明の相対位置推定手
段に、前記ドップラー位置検出手段により検出された相
対位置情報を入力し、この音響相対位置情報のメンバシ
ップ関数とソナー相対位置情報のメンバシップ関数との
積集合をとり、この積集合が空集合か否かを判断し、前
記音源を発して空集合でない場合、物体を他船と判断
し、前記音源を発せず空集合でない場合、物体を陸地と
判断する機能を付加したことを特徴とするものである。

【０００９】第５発明の船舶位置検知装置は、上記第３
発明の船舶位置検知装置にさらに、広域測位システム
と、レーダと、前記広域測位システムにより測定された
ＧＰＳ絶対位置情報および前記レーダにより測定された
海図上の海図絶対位置情報を入力し、ＧＰＳ絶対位置情
報のメンバシップ関数と海図絶対位置情報のメンバシッ
プ関数の和集合をとり、その重心位置を船舶絶対位置情
報と推定する絶対位置推定手段とを付加し、第３発明の
相対位置推定手段に、前記船舶絶対位置情報と、物体と
の相対位置情報と予め入力された陸地の海図情報より推
定された船舶絶対位置情報との誤差を演算し、誤差に応
じてソナー相対位置情報のメンバシップ関数と画像相対
位置情報のメンバシップ関数を補正する機能を付加した
ことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記第１発明の船舶位置検知装置により、絶対
位置推定手段において、レーダにより測定された海図絶
対位置情報のメンバシップ関数と広域測位システムによ
り測定されたＧＰＳ絶対位置情報のメンバシップ関数と
の和集合がとられ、その重心位置が船舶絶対位置情報と
推定される。

【００１１】また上記第２発明の船舶位置検知装置によ
り、広域測位システムの衛星捕捉数による適応度により
ＧＰＳ絶対位置情報のメンバシップ関数の比率が圧縮さ
れ、この圧縮されたＧＰＳ絶対位置情報のメンバシップ
関数と海図位置検出手段により検出された海図絶対位置
情報のメンバシップ関数との和集合がとられ、その重心
位置が船舶絶対位置情報と推定される。

【００１２】上記第３発明の船舶位置検知装置により、
画像処理手段において、カメラの画像信号から物体の相
対位置情報が検出され、相対位置推定手段において、こ
の相対位置情報のメンバシップ関数とソナーにより測定
された物体の相対位置情報のメンバシップ関数との和集
合がとられ、その重心位置が物体の相対位置情報と推定
される。

【００１３】さらに上記第４発明の船舶位置検知装置に
より、ドップラー位置検出手段において、２本のマイク
の音響信号により物体の相対位置情報が検出され、相対
位置推定手段において、この音響相対位置情報のメンバ
シップ関数とソナー相対位置情報のメンバシップ関数と
の積集合がとられ、この積集合が空集合か否かが判断さ
れ、前記音源を発して空集合でない場合、物体は他船と
判断され、前記音源を発せず空集合でない場合、物体は
陸地と判断される。

【００１４】さらに上記第５発明の船舶位置検知装置に
より、絶対位置推定手段において、レーダにより測定さ
れた海図絶対位置情報のメンバシップ関数と広域測位シ
ステムにより測定されたＧＰＳ絶対位置情報のメンバシ
ップ関数との和集合がとられ、その重心位置が船舶絶対
位置情報と推定され、この船舶絶対位置情報と、物体の
相対位置情報と予め入力された陸地の海図情報より検出
された船舶絶対位置情報との誤差が演算され、誤差に応
じてソナー相対位置情報のメンバシップ関数と画像相対
位置情報のメンバシップ関数が補正される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例における船舶位置検知
装置を備えた船舶の構成図である。

【００１６】船舶１には、船舶位置検知装置として、船
首の両舷にそれぞれ同一方向を向けて設けられた一対の
ＣＣＤカメラ２と、船底に設けられたソナー３と、レー
ダ４と、ＧＰＳ５と、船首から船尾方向へ所定間隔をお
いて設けられた２本のマイク６と、これら装置の信号を
入力し、自船（船舶１）の絶対位置（緯度と経度）と、
他船あるいは陸地の相対位置（自船を中心にした他船あ
るいは陸地の方位と距離）を検出する測定装置７が装備
されている。また図１において、８は音源としての汽
笛、９はＧＰＳ５が捕捉する電波を発信するローラン
Ａ，ローランＣなどの衛星である。

【００１７】測定装置７は、図２に示すように、次の装
置から構成される。すなわち、ＣＣＤカメラ２の画像情
報から他船あるいは陸地の相対位置情報（画像相対位置
情報）を検出する画像処理装置11と、最低２本のマイク
６の音響信号により物体の相対位置情報（音響相対位置
情報）を検出するドップラー位置検出装置12と、他船あ
るいは陸地の相対位置を推定する相対位置推定装置14
（詳細は後述する）と、この相対位置推定装置14により
推定された他船あるいは陸地の相対位置情報を表示する
第１表示装置15と、自船の絶対位置を推定する絶対位置
推定装置16（詳細は後述する）と、この絶対位置推定装
置16により出力された絶対位置情報を表示する第２表示
装置17と、相対位置推定装置14により推定された他船あ
るいは陸地の相対位置情報から自船のつき合わせ絶対位
置を推定するつき合わせ補正位置推定装置18（詳細は後
述する）から構成されている。

【００１８】まず、絶対位置推定装置16について説明す
る。絶対位置推定装置16には、ＧＰＳ５より、測定され
た自船の位置情報（ＧＰＳ絶対位置情報）と、衛星９の
捕捉数が入力され、さらにレーダ４より、測定された海
図上の海図絶対位置情報と、電波障害の度合い（０〜10
0 ％）が入力され、つき合わせ補正位置推定装置18より
つき合わせ絶対位置情報が入力される。

【００１９】また、絶対位置推定装置16には、図３に示
すように、上記ＧＰＳ絶対位置情報の精度メンバシップ
関数と海図絶対位置情報の精度メンバシップ関数が設定
されており、また入力された衛星９の捕捉数と電波障害
の度合いにより、それぞれ適応度が設定されており、こ
れら適応度によりＧＰＳ絶対位置情報の精度メンバシッ
プ関数と海図絶対位置情報の精度メンバシップ関数はそ
れぞれ（確信度）比率が圧縮される。実施例では、精度
メンバシップ関数は、計測値（位置情報）を中心に誤差
±εの関数で表している。

【００２０】絶対位置推定装置16は、ＧＰＳ絶対位置情
報、衛星９の捕捉数、海図絶対位置情報、および電波障
害の度合いにより、上記精度メンバシップ関数に応じ
て、図３に示すように、ＧＰＳ絶対位置のメンバシップ
関数と海図絶対位置のメンバシップ関数をそれぞれ設定
し、その和集合をとり、その重心位置を船舶絶対位置情
報と推定している。図３では、経度を推定している。

【００２１】また絶対位置推定装置16は、ＧＰＳ５およ
びレーダ４が故障の場合を除き、上記推定した船舶絶対
位置情報を第２表示装置17へ出力し、ＧＰＳ５およびレ
ーダ４とも故障の場合は、後述するつき合わせ補正位置
推定装置18から入力したつき合わせ絶対位置情報を第２
表示装置17へ出力し、船舶１の緯度、経度を表示させて
いる。なお、衛星９の捕捉数および電波障害の度合いに
応じて、第２表示装置17へ出力する情報を、推定した船
舶絶対位置情報、あるいは入力したつき合わせ絶対位置
情報かに選択するようにすることもできる。

【００２２】したがって、衛星９の捕捉数が少ない場
合、海図絶対位置情報の絶対位置に近い値が船舶絶対位
置情報として出力され、また電波障害の度合いが大きい
場合、ＧＰＳ絶対位置情報の絶対位置に近い値が船舶絶
対位置情報として出力され、より正確な情報が推定され
る。また、ＧＰＳ５あるいはレーダ４のいずれか一方の
情報が入力されない場合でも、他方の位置情報が船舶絶
対位置情報として推定・出力される。なお、ＧＰＳ５、
レーダ４とも故障の場合は、後述するつき合わせ補正位
置推定装置18から入力したつき合わせ絶対位置情報が出
力される。

【００２３】このように、より正確な船舶絶対位置情報
を得ることができ、さらに一方の情報が入力されない場
合でも、船舶絶対位置情報を得ることができる。次に、
相対位置推定装置14について説明する。

【００２４】相対位置推定装置14には、画像処理装置11
より、他船あるいは陸地（他の固定障害物を含む；以
下、物体と略す）の画像相対位置情報と天候による物体
の識別度合い情報が入力され、ソナー３より、測定され
た物体との相対位置情報（ソナー相対位置情報）と天候
による物体の測定度合い情報が入力され、さらにドップ
ラー位置検出装置12より、物体の音響相対位置情報が入
力され、また絶対位置推定装置16より推定された船舶絶
対位置情報が入力され、つき合わせ補正位置推定装置18
よりつき合わせ絶対位置情報が入力される。

【００２５】また、相対位置推定装置14には、図４に示
すように、上記画像相対位置情報の精度メンバシップ関
数とソナー相対位置情報の精度メンバシップ関数と音響
相対位置情報の精度メンバシップ関数が設定されてお
り、また物体の識別度合い情報と物体の測定度合い情報
により、それぞれ適応度が設定されており、これら適応
度により画像相対位置情報の精度メンバシップ関数とソ
ナー相対位置情報の精度メンバシップ関数はそれぞれ比
率が圧縮される。

【００２６】相対位置推定装置14の動作を図５に示すフ
ローチャートに従って説明する。ステップ−１まず、画像相対位置情報、ソナー相対位置情報、音響相
対位置情報、および物体の識別度合い情報と物体の測定
度合い情報により、上記精度メンバシップ関数に応じ
て、図４に示すように、画像相対位置のメンバシップ関
数とソナー相対位置のメンバシップ関数と音響相対位置
のメンバシップ関数をそれぞれ設定する。

【００２７】ステップ−２次に、画像相対位置のメンバシップ関数とソナー相対位
置のメンバシップ関数の積集合をとる。

【００２８】ステップ−３そして、この積集合が空集合か否かを判断する。ステップ−４空集合でない場合、画像相対位置のメンバシップ関数と
ソナー相対位置のメンバシップ関数の和集合をとり、そ
の重心位置を物体の相対位置情報と推定して第１表示装
置15へ出力し、相対位置を表示させる。

【００２９】ステップ−５ステップ−３において空集合の場合、画像相対位置情報
とソナー相対位置情報の平均値を演算し、その値を物体
の相対位置情報と推定して第１表示装置15へ出力し、相
対位置を表示させる。ステップ−１へ戻る。

【００３０】ステップ−６ステップ−４に続いて、ソナー相対位置のメンバシップ
関数と音響相対位置のメンバシップ関数の積集合をと
り、この積集合が空集合か否かを判断し、汽笛８を発し
て空集合でない場合、物体を他船と判断し、汽笛８を発
せず空集合でない場合、物体を陸地、あるいは他の固定
障害物と判断する。

【００３１】ステップ−７，ステップ−８そして、物体を陸地、あるいは他の固定障害物と判断し
た場合、この陸地、あるいは他の固定障害物判断情報
と、物体の相対位置情報をつき合わせ補正位置推定装置
18へ出力する。

【００３２】ステップ−９〜ステップ−11 そして、つき合わせ補正位置推定装置18よりつき合わせ
絶対位置情報を入力すると、このつき合わせ絶対位置情
報と、絶対位置推定装置16により推定された船舶絶対位
置情報との誤差を演算し、この誤差に応じてソナー相対
位置情報の精度メンバシップ関数と画像相対位置情報の
精度メンバシップ関数を補正する。この補正では、精度
メンバシップ関数の誤差εの増減、あるいは適応度が増
減される。

【００３３】上記動作により、識別、あるいは測定の度
合いによって、度合いの高い相対位置情報に近い値が船
舶相対位置情報として出力され、正確な相対位置情報を
求めることができる。また、いずれかの情報が入力され
ない場合でも、他方の位置情報が相対位置情報として出
力される。また、絶対位置推定装置16により推定された
船舶絶対位置情報との誤差に応じてソナー相対位置情報
の精度メンバシップ関数と画像相対位置情報の精度メン
バシップ関数が補正されることにより、次回の情報から
より正確な相対位置情報を得ることができる。また、物
体を他船、あるいは陸地と特定でき、物体に応じた船舶
１の操作を実行することができる。

【００３４】次に、つき合わせ補正位置推定装置18につ
いて説明する。つき合わせ補正位置推定装置18には、予
め陸地、あるいは他の固定障害物の海図情報が入力され
ており、相対位置推定装置14より、陸地、あるいは他の
固定障害物判断情報と、物体の相対位置情報が入力され
る。

【００３５】つき合わせ補正位置推定装置18は、上記陸
地、あるいは他の固定障害物判断情報を入力すると、物
体の相対位置情報と予め入力された陸地の海図情報をつ
き合わせて、船舶絶対位置情報（つき合わせ絶対位置情
報）を検出して、相対位置推定装置14と絶対位置推定装
置16へこのつき合わせ絶対位置情報を出力する。

【００３６】よって、相対位置推定装置14では、船舶絶
対位置情報との誤差に応じてソナー相対位置情報の精度
メンバシップ関数と画像相対位置情報の精度メンバシッ
プ関数を補正でき、絶対位置推定装置16では、ＧＰＳ５
およびレーダ４とも故障の場合、つき合わせ絶対位置情
報を第２表示装置17へ出力して船舶１の緯度、経度を表
示できる。

【００３７】なお、本実施例において、精度メンバシッ
プ関数を、計測値（位置情報）を中心に誤差±εのカー
ブで表しているが、このような関数に限らないことはい
うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上のように第１発明によれば、レーダ
により測定された海図絶対位置情報のメンバシップ関数
と、広域測位システムにより測定されたＧＰＳ絶対位置
情報のメンバシップ関数との和集合をとり、その重心位
置を船舶絶対位置情報とすることにより、より正確な船
舶絶対位置情報を得ることができ、さらに一方の情報が
入力されない場合でも、船舶絶対位置情報を得ることが
できる。

【００３９】また、第２発明によれば、広域測位システ
ムの衛星捕捉数による適応度によりＧＰＳ絶対位置情報
のメンバシップ関数の（確信度）比率を圧縮し、この圧
縮したＧＰＳ絶対位置情報のメンバシップ関数と海図位
置検出手段により検出された海図絶対位置情報のメンバ
シップ関数との和集合をとり、その重心位置を船舶絶対
位置情報とすることにより、広域測位システムにより測
定されたＧＰＳ絶対位置情報の信頼度が加味され、さら
により正確な船舶絶対位置情報を得ることができる。

【００４０】また、第３発明によれば、画像処理手段に
おいて検出された物体の画像相対位置情報のメンバシッ
プ関数と、ソナーにより測定された物体のソナー相対位
置情報のメンバシップ関数との和集合をとり、その重心
位置を物体の相対位置情報とすることにより、より正確
な物体の相対位置情報を得ることができ、さらに一方の
情報が入力されない場合でも、相対位置情報を得ること
ができる。

【００４１】さらに、第４発明によれば、ドップラー位
置検出手段において検出された物体の音響相対位置情報
のメンバシップ関数と、ソナー相対位置情報のメンバシ
ップ関数との積集合をとり、この積集合が空集合か否か
を判断し、音源を発して空集合でない場合、物体は他船
と判断し、音源を発せず空集合でない場合、物体を陸地
と判断することにより、相対する物体を他船、あるいは
陸地と特定でき、相対的に船舶の操作を実行することが
できる。

【００４２】また、第５発明によれば、第１発明により
推定された船舶絶対位置情報と、物体の相対位置情報と
予め入力された陸地の海図情報より検出された船舶絶対
位置との誤差が求められ、誤差に応じてソナー相対位置
情報のメンバシップ関数と画像相対位置情報のメンバシ
ップ関数が補正されることによって、より正確な相対位
置情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における船舶位置検知装置の
構成図である。

【図２】同船舶位置検知装置の測定装置のブロック図で
ある。

【図３】同船舶位置検知装置の測定装置の絶対値推定装
置の動作説明図である。

【図４】同船舶位置検知装置の測定装置の相対値推定装
置の動作説明図である。

【図５】同船舶位置検知装置の測定装置の相対値推定装
置の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１船舶２ＣＣＤカメラ３ソナー４レーダ５ＧＰＳ（広域測位システム）６マイク７測定装置８汽笛（音源）９衛星 11 画像処理装置 12 ドップラー位置検出装置 14 相対位置推定装置 15，17 表示装置 16 絶対位置推定装置 18 つき合わせ補正位置推定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】広域測位システムとレーダを備え、前記
広域測位システムにより測定されたＧＰＳ絶対位置情報
と前記レーダにより測定された海図上の海図絶対位置情
報を入力し、ＧＰＳ絶対位置情報のメンバシップ関数と
海図絶対位置情報のメンバシップ関数の和集合をとり、
その重心位置を船舶絶対位置情報と推定する絶対位置推
定手段を設けたことを特徴とする船舶位置検知装置。
【請求項２】絶対位置推定手段は、広域測位システム
の衛星捕捉数により、適応度を設定し、この適応度によ
りＧＰＳ絶対位置情報のメンバシップ関数の比率を圧縮
することを特徴とする請求項１記載の船舶位置検知装
置。
【請求項３】ソナーと一対の同方向に向けたカメラを
備え、前記カメラの画像信号から物体の相対位置情報を
検出する画像処理手段と、前記ソナーにより測定された
物体の相対位置情報および前記画像処理手段により検出
された画像相対位置情報を入力し、ソナー相対位置情報
のメンバシップ関数と画像相対位置情報のメンバシップ
関数の和集合をとり、その重心位置を物体の相対位置情
報と推定する相対位置推定手段を設けたことを特徴とす
る船舶位置検知装置。
【請求項４】ソナーと、一対の同方向に向けたカメラ
と、音源と、所定間隔をおいて設置した２本のマイクを
備え、前記カメラの画像信号から物体の相対位置情報を
検出する画像処理手段と、前記２本のマイクの音響信号
により物体の相対位置情報を検出するドップラー位置検
出手段と、前記ソナーにより測定された物体の相対位置
情報、前記画像処理手段により検出された画像相対位置
情報、および前記ドップラー位置検出手段により検出さ
れた相対位置情報を入力し、ソナー相対位置情報のメン
バシップ関数と画像相対位置情報のメンバシップ関数の
和集合をとり、その重心位置を物体の相対位置情報と推
定し、音響相対位置情報のメンバシップ関数とソナー相
対位置情報のメンバシップ関数との積集合をとり、この
積集合が空集合か否かを判断し、前記音源を発して空集
合でない場合、物体を他船と判断し、前記音源を発せず
空集合でない場合、物体を陸地と判断する相対位置推定
手段を設けたことを特徴とする船舶位置検知装置。
【請求項５】広域測位システムと、レーダと、ソナー
と、一対の同方向に向けたカメラを備え、前記カメラの
画像信号から物体の相対位置情報を検出する画像処理手
段と、前記広域測位システムにより測定されたＧＰＳ絶
対位置情報および前記レーダにより測定された海図上の
海図絶対位置情報を入力し、ＧＰＳ絶対位置情報のメン
バシップ関数と海図絶対位置情報のメンバシップ関数の
和集合をとり、その重心位置を船舶絶対位置情報と推定
する絶対位置推定手段と、前記ソナーにより測定された
物体の相対位置情報、前記画像処理手段により検出され
た画像相対位置情報、および前記絶対位置推定手段によ
り推定された船舶絶対位置情報を入力し、ソナー相対位
置情報のメンバシップ関数と画像相対位置情報のメンバ
シップ関数の和集合をとり、その重心位置を物体の相対
位置情報と推定し、この物体の相対位置情報と予め入力
された陸地の海図情報より推定された船舶絶対位置情報
と前記絶対位置推定手段より入力された船舶絶対位置情
報との誤差を演算し、この誤差に応じてソナー相対位置
情報のメンバシップ関数と画像相対位置情報のメンバシ
ップ関数を補正する相対位置推定手段を設けたことを特
徴とする船舶位置検知装置。