JPH07304496A - 避航誘導装置 - Google Patents

避航誘導装置

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JPH07304496A
JPH07304496A JP6098859A JP9885994A JPH07304496A JP H07304496 A JPH07304496 A JP H07304496A JP 6098859 A JP6098859 A JP 6098859A JP 9885994 A JP9885994 A JP 9885994A JP H07304496 A JPH07304496 A JP H07304496A
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JP
Japan
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ship
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JP6098859A
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English (en)
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Hidemitsu Yamada
秀光 山田
Kenji Sugano
賢治 菅野
Kuniharu Ose
邦治 小瀬
Hiroaki Kobayashi
弘明 小林
Sadami Teramoto
定美 寺本
Shihei Nomura
士平 野村
Tatsu Udagawa
達 宇田川
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YUUSEN KAIYO KAGAKU KK
Tokimec Inc
Original Assignee
YUUSEN KAIYO KAGAKU KK
Tokimec Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単且つ安全な方法で避航航路を設定でき、
該避航航路に沿って自動的に自動操船することができる
避航誘導装置とする。 【構成】 自船周囲の他船の位置及び速度ベクトルを含
む他船航行情報を求める他船航行情報算出部20と、自
船位置及び速力を含む自船航行情報を求める自船航行情
報算出部22と、避航すべき特定船に対する目標航過点
を設定する目標航過点設定部24と、前記他船航行情報
と前記自船航行情報から該目標航過点を通過する避航航
路を決定する避航航路算出部26と、該避航航路と自船
位置との航路誤差を検出し、該航路誤差に基づいて指令
針路を操舵装置へ指令する航路保持制御部28とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば多くの船舶が輻
輳する湾内または狭水域において、船舶の安全な避航お
よび船舶の省人化に有用な避航誘導装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の船舶において、他船との衝突防止
に関する装置として衝突予防援助装置(Automatic Rada
r Plotting Aids 、以下ARPA装置と称する)が備え
られている。ARPA装置は、例えば図5に示すよう
に、信号処理装置とCRT等からなる表示器を有する。
自船に搭載されたレーダ装置から得られる他船の相対位
置信号と、自船に装備されたログ速度計及びジャイロコ
ンパスから得られる自船速力及び船首方位信号が、信号
処理装置に供給され、信号処理装置において、他船の位
置及び速度ベクトルが求められ、表示器に表示されるよ
うに構成される。
【0003】そして、大多数の船舶はオートパイロット
として知られた自動操舵装置によって航行しており、操
船者がARPA装置で得られた他船の航行状況に基づい
て、他船との航過距離を安全距離以上に保つように自船
の針路をオートパイロットに指令すると、オートパイロ
ットが指令針路を常に保持するよう自動保針する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
オートパイロットとARPA装置による操船では、針路
を保持する機能はあるものの、避航航路に沿って船位を
保持するものではなく、操船者がARPA装置画面上及
び視界上で安全航過距離からのずれを定量的に求めて、
安全航過距離以上になるようオートパイロットの指令針
路を決めるよりなく、針路の設定が困難で複雑であると
いう問題があった。
【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、簡単且つ安全な方法で避航航路を設定でき、該避
航航路に沿って自動的に自動操船することができる避航
誘導装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
めに、本発明の避航誘導装置は、自船周囲の他船の位置
及び速度ベクトルを含む他船航行情報を求める他船航行
情報算出手段と、自船の位置及び速力を含む自船航行情
報を求める自船航行情報算出手段と、避航すべき特定他
船に対する目標航過点を設定する目標航過点設定手段
と、前記他船航行情報と前記自船航行情報から該目標航
過点を通過する避航航路を決定する避航航路算出手段
と、該避航航路と自船位置との航路誤差を検出し、該航
路誤差に基づいて指令針路を操舵装置へ指令する航路保
持制御手段とを備える。
【0007】また、前記避航航路算出手段は、同一速力
を維持する自船が特定他船と同一の速度ベクトルで移動
する目標航過点に命中する自船の航路を求めて避航航路
とすることができる。また、前記避航航路算出手段は、
同一速力を維持しながら変針後再び元の船首方位に戻る
自船が、特定他船と同一の速度ベクトルで移動する目標
航過点に命中する自船の航路を求めて避航航路とするこ
ともできる。
【0008】
【作用】操船者は一番最初に避けるべき危険な他船を特
定し、目標航過点設定手段にその特定他船に対する目標
航過点を設定入力する。避航針路算出手段では、目標航
過点を通過する避航航路を決定し、航路保持制御手段
は、該避航航路と自船位置との航路誤差を検出し、該航
路誤差に基づいて指令針路を操舵装置へ指令する。これ
により船舶は、設定された避航航路に沿って船位を保持
して目標航過点を通過するため、特定他船との安全航過
距離を保った航過ができる。
【0009】従って、操船者は、操舵装置に対して避航
のための指令を直接行う必要がなくなり、操船者が安全
性の確認や見張り作業に集中でき、省人化を図ることが
できる。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の避航誘導装置の
実施例を説明する。図1は実施例を示すブロック図であ
る。図において10は、避航誘導装置であり、コントロ
ールユニット12、カラーグラフィック表示器14及び
目標航過点入力部16を備える。コントロールユニット
12には、レーダ装置1、スピードログ2、ジャイロコ
ンパス3及びGPS受信機4からの出力が与えられる。
レーダ装置1は自船周囲の他船の相対位置に関する信号
を出力し、スピードログ2は自船の速力、ジャイロコン
パス3は自船の船首方位、GPS受信機4は自船の位置
に関する各信号を出力する。
【0011】また、コントロールユニット12からは操
舵装置6が接続される。コントロールユニット12は、
プログラム制御により実行するコンピュータユニットを
内蔵しており、プログラム制御によって実行される他船
航行情報算出部20、自船航行情報算出部22、目標航
過点設定部24、避航航路算出部26、航路保持制御部
28を備える。
【0012】他船航行情報算出部20及び自船航行情報
算出部22において、レーダ装置1から送られてくるレ
ーダビデオ信号から他船を検出追尾して他船の相対位置
及び相対速度ベクトルを求めると共にスピードログ2、
ジャイロコンパス3及びGPS受信機4からの信号か
ら、自船の位置、自船速力及び船首方位を求め、それぞ
れ他船の位置、他船速度ベクトル(速力、進行方向)等
の他船航行情報及び自船の位置、自船速力、船首方位等
の自船航行情報を求める。
【0013】目標航過点設定部24は、目標航過点入力
部16を使用して入力した情報を受けて緯度と経度から
なる目標航過点の座標を求め、避航航路算出部26へと
供給する。避航航路算出部26は、後述の方法で目標航
過点を通過する避航航路を決定し、航路保持制御部28
へと供給する。航路保持制御部28は、避航航路算出部
26で決定された避航航路と、自船航行情報算出部22
で求められる自船位置に基づいて、自船を予定航路に沿
って自動的に航行させるための指令針路を操舵装置6に
出力する。
【0014】カラーグラフィック表示器14は、レーダ
装置1からのレーダ映像と共に、他船航行情報算出部2
0と自船航行情報算出部22で求めた自船の位置、速度
ベクトル、他船の位置、速度ベクトル等を表示する。次
に、目標航過点の設定及び避航航路決定の手順を説明す
る。まず、トラックボールやジョイスティックで構成さ
れる目標航過点入力部16によって、表示器14のマー
カを画面上に移動して、最初に避けるべき危険な他船を
特定する。目標航過点設定部24は、表示器14の画面
上にウインドウを発生させて、図2(A)に示したよう
な特定他船30の位置を原点とし移動ベクトル方向を軸
とした相対位置座標で楕円閉塞領域32と自船の相対運
動方向34を表示する。楕円閉塞領域32は、一般に船
舶の周囲に形成される他船を寄せつけない排他的な領域
を意味するもので、これを操船者が参照することにより
安全航過距離を計ることができる。楕円閉塞領域32と
しては、例えば長沢の方式による楕円閉塞領域を適用す
ることができる(日本航海学会論文集88号,「避航操
船環境の困難度II」137頁〜144頁,平成5年3
月)が、これに限るものではなく任意の安全航過領域と
することができ、必ずしも楕円でなくともよい。また、
自船の相対運動方向は、自船航行情報算出部22で求め
た自船の位置、船首方位及び速力と他船航行情報算出部
20で求めた他船の位置及び速度ベクトルに基づいて計
算して表示される。
【0015】操船者は、特定他船の船首または船尾及び
右舷または左舷に交わすか、の判断をしてトラックボー
ルやジョイスティックで構成される目標航過点入力部1
6によってマーカをウインドウ上に移動して、所望の航
過点36を設定する(図2(B))。目標航過点設定部
24は、目標航過点36の座標を求める。避航航路算出
部26における避航航路の決定は、次のようにして行
う。
【0016】目標航過点36は、特定他船30と同一の
速度ベクトルで移動すると考えて良い。従って、自船が
特定他船30と同一の速度ベクトルで移動する目標航過
点36に命中するように避航航路の変針角Δψを決める
(図3参照)。尚、避航行動を取る場合、変針動作と変
速動作をすることが考えられるが、変速動作をすること
は機関の回転数を変えなければならず、また減速すると
時間的ロスになるため、通常は変針のみで行われる。そ
こで、本実施例においても変針で対応することとする。
【0017】自船40の現在位置を(XO,YO)、速力
をU、船首方位をψとし、目標航過点36の現在位置を
(XT,YT)、速度ベクトルを(VXT,VYT)とした場
合、自船位置を原点に船首方向を軸とする相対位置座標
上の目標航過点36の相対座標位置(xT,yT)は、
【0018】
【数1】 であり、同じく相対速度ベクトル(vxT,vyT)は、
【0019】
【数2】 である。変針後の相対速度で目標航過点に命中する条件
は、相対速度の方向と相対位置の方向が同一になること
であるから、変針後の相対速度ベクトルを
【0020】
【数3】 とする。但しα>0である。これより、変針角Δψは、
【0021】
【数4】 となり、αが解ければ変針角Δψは決定する。そこで、
自船の速力は変わらないことから、
【0022】
【数5】 を導入すると、αは以下のように求まる。
【0023】
【数6】
【0024】但し、
【数7】 である。
【0025】このように変針角Δψを算出し、航路の方
位をψ+Δψとした避航航路が決定される。以上説明し
た避航航路決定では、変針角量Δψは小さくなることが
あり、その場合は相手船が自船の避航意志に気づかない
恐れがある。一般の手動による避航操船においても、一
度大きく変針して、その後、元の方位に戻して平行移動
する例が多く見受けられる。そこで、上述の方法によっ
て算出された変針量がある許容値よりも小さくなる場合
には、一度大きく変針する避航航路の決定方法を採用す
ることもできる。以下、その決定方法について説明す
る。
【0026】例えば、変針量を大きくするために先に求
めたΔψの2倍とした避航航路の例を図4に示す。変針
量を2・Δψとした航路から船首方位をψに戻す針路復
帰点P(XO’,YO’)の座標を求める。自船40の現
在位置(XO,YO)から針路復帰点P(XO’,YO’)
までの航行時間をtとすれば、
【0027】
【数8】 となる。自船が針路復帰点Pに達した時の目標点の船首
方位ψを軸とした相対位置は、
【0028】
【数9】 であり、相対速度は、
【0029】
【数10】 である。ここで、相対運動ベクトルは、
【0030】
【数11】 を用いた目標点命中の条件、
【0031】
【数12】 を導入して、tを求めると、
【0032】
【数13】 となる。但し、
【0033】
【数14】 である。
【0034】以上のようにtを算定して航路の方位を
(ψ+2・Δψ)とした距離U・tの所に変針点Pを設
け、その点から元の航路に平行な船首方位ψに戻る避航
航路が決定される。避航航路が求まると、避航航路算出
部26は、さらに決定された避航航路を与える緯度、経
度でなる船位データを作成する。
【0035】避航航路は、表示器14に重畳表示され、
また航路保持制御部28へと送られる。航路保持制御部
28は、決定された避航航路の変針量を指令針路として
操舵装置6へ送ると共に、避航航路に沿って船位を保持
するために、一定時間間隔毎に避航航路に対する自船の
航路誤差Δlを検出し、航路誤差Δlの変化量及びΔl
に比例した量から修正針路角Δθを操舵装置6へ送る。
【0036】船路保持制御部28によって、操船者が操
舵装置6へ操舵するのにちょうど良いタイミングで指令
する必要が無くなり、操船者が安全性の確認や避航判断
に集中でき、省人化に有効である。尚、図4の例におい
て、変針量2・Δψとして元の船首方位とすることとし
たが、変針量はこれに限られるものではなく、大きな変
針量で相手船が自船の避航意志に気づくような量であれ
ば、一定値でもよい。さらに、船首方位ψに戻すことと
したが、ジャイロコンパスから検出される船首方位は、
潮流等の影響を受けた実測値であるため、図4の船首方
位ψとして、実測の船首方位ではなく、設定針路または
航行中の設定航路の針路を採用することとしてもよい。
【0037】尚、以上の避航航路の決定の実施例では、
絶対座標から相対座標への変換を行ったが、レーダ装置
から得られる他船の相対座標と相対速度を他船航行情報
として直接用いて演算を行うこともできる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
避航すべき特定他船に対する目標航過点を設定する目標
航過点設定手段と、該目標航過点を通過する避航航路を
決定する避航航路算出手段と、該避航航路と自船位置と
の航路誤差を検出し、該航路誤差に基づいて指令針路を
操舵装置へ指令する航路保持制御手段とを備えることと
したので、簡単且つ安全な方法で避航航路を設定でき、
該避航航路に沿って自動的に自動操船することができ
る。操船者は、安全性の確認や避航判断に集中でき、省
人化に有効であるという従来にない優れた効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の避航誘導装置の実施例を表すブロック
図である。
【図2】(A)は目標航過点設定のためのウインドウを
表し、(B)は目標航過点設定例を表す。
【図3】避航航路決定の原理を説明する図である。
【図4】他の避航航路決定の原理を説明する図である。
【図5】従来の衝突予防援助装置のブロック図である。
【符号の説明】
10 避航誘導装置 14 表示器 20 他船航行情報算出部(他船航行情報算出手段) 22 自船航行情報算出部(自船航行情報算出手段) 24 目標航過点設定部(目標航過点設定手段) 26 避航航路算出部(避航航路算出手段) 28 航路保持制御部(航路保持制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594078674 野村 士平 広島県尾道市栗原町9632−7 (71)出願人 591039230 株式会社郵船海洋科学 東京都品川区南品川2丁目3番6号 (72)発明者 山田 秀光 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 菅野 賢治 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 小瀬 邦治 広島県広島市南区大州5−2−26 (72)発明者 小林 弘明 埼玉県狭山市柏原3116−167 (72)発明者 寺本 定美 広島県安芸郡熊野町2番地の353 (72)発明者 野村 士平 広島県尾道市栗原町9632−7 (72)発明者 宇田川 達 東京都品川区南品川二丁目3番6号 株式 会社郵船海洋科学内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自船周囲の他船の位置及び速度ベクトル
    を含む他船航行情報を求める他船航行情報算出手段と、
    自船の位置及び速力を含む自船航行情報を求める自船航
    行情報算出手段と、避航すべき特定他船に対する目標航
    過点を設定する目標航過点設定手段と、前記他船航行情
    報と前記自船航行情報から該目標航過点を通過する避航
    航路を決定する避航航路算出手段と、該避航航路と自船
    位置との航路誤差を検出し、該航路誤差に基づいて指令
    針路を操舵装置へ指令する航路保持制御手段とを備える
    ことを特徴とする避航誘導装置。
  2. 【請求項2】 前記避航航路算出手段は、同一速力を維
    持する自船が特定他船と同一の速度ベクトルで移動する
    目標航過点に命中する自船の航路を求めて避航航路とす
    る請求項1記載の避航誘導装置。
  3. 【請求項3】 前記避航航路算出手段は、同一速力を維
    持しながら変針後再び元の船首方位に戻る自船が、特定
    他船と同一の速度ベクトルで移動する目標航過点に命中
    する自船の航路を求めて避航航路とする請求項1記載の
    避航誘導装置。
JP6098859A 1994-05-12 1994-05-12 避航誘導装置 Pending JPH07304496A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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