JPH0966894A

JPH0966894A - 高速船等の高速航行体用緊急回避支援方法および装置

Info

Publication number: JPH0966894A
Application number: JP24697595A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Haneda; 康雄羽田; Yoshihiro Honda; 義博本田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高速船等の高速航行体が安全かつ確実で効率
良く緊急回避航行できるようにする。【解決手段】緊急回避支援装置は、熟練操船者が経験
的に持つ任意の増減速および操舵による未来航行位置を
エキスパートシステム５の熟練知識ベースとして貯蔵す
る熟練知識記憶部７ａ、および法規、ルール等の順守事
項をエキスパートシステム５の法規知識ベースとして貯
蔵する法規知識記憶部７ｂを有する記憶装置６ａと、演
算装置４とを備え、演算装置４が、本船運動情報、他船
運動情報および各種の障害物情報に基づいて危険度を判
定し、上記熟練知識ベースに基づき、本船の未来航行位
置が、上記法規知識ベースに適合する最適な未来航行位
置となるようにして作成した回避航路計画に従って、更
新速力設定値、および更新舵角設定値が、デイスプレイ
装置１の表示画面上に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速船や高速で潜
航する潜水艦船さらには航空機等の高速航行体に適用す
ることができる、高速船等の高速航行体用緊急回避支援
方法およびその方法を実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば水上を航行する船舶において、航
行中に他船や障害物等の回避すべき対象が航行先に出現
して衝突や座礁等の危険性が生じると、一般に、操船者
は操舵を中心とし、さらに主機の出力制御も行なって、
衝突を回避するか、あるいは危険度を減少させるような
操船を行なっている。このような緊急回避に際しての操
船を支援するために、従来、一連の緊急回避のための操
作を効果的かつ効率的に行なうことを目的として、エキ
スパートシステムを包含する回避支援装置が実用されて
いる。図３に示されるように、上記従来の回避支援装置
の要となるエキスパートシステムにより回避航路計画を
作成するに当たっては、以下のアルゴリズムに従って回
避航路計画が作成される。すなわち、基本的に、主機の
出力の制御をして速度の増減をしないものとの前提をし
た上で、自船である本船のｍ通りの針路α₁，α₂，・・
・，α_m の中から海上法規やルール等の順守事項に従っ
て最適な針路を選択して回避航路計画を作成し、この回
避航路計画に沿って操船を行なうようにしている（三菱
重工技報 Vol.29 No.2 1992ー3 「AIを用いた自動操
船・運航システムの開発」参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
回避航路計画の作成に際しては、本船のｍ通りの針路の
中から最適な針路を選択して回避航路計画を作成し、作
成された回避航路計画に沿って操船を行なうが、このよ
うな従来の回避航路計画法においては、操船者が実際の
回避操船の際に行なう本船の増減速や操舵の影響を考慮
していないので、図４に示されるように、細い破線で示
された回避前計画航路１６に沿って航行していた本船
が、衝突や座礁の危険が生じて太い破線で示された回避
計画航路１７に沿って回避航行をしようとしても、この
回避計画航路１７は回避航路計画の作成の段階で針路の
みを考慮し、本船の増減速や操舵による本船の運動性能
については考慮されていないため、実際の航路１８は太
い実線で示されるように、一般には、回避計画航路１７
からずれた航路となる。特に、例えば護衛艦等の高速船
においては、増減速や操舵の影響が顕著であり、上述の
従来の回避航路計画によっては、回避計画航路と実際の
航路とのずれが大きくなる可能性があるため、より安全
で確実に、しかも効率的で効果的に緊急回避航行を行な
うことができるような緊急回避の支援方法およびその方
法を実施するための装置が望まれている。

【０００４】そこで、本発明は、高速船や高速で潜航す
る潜水艦船さらには航空機等の高速航行体に適用するこ
とができ、緊急回避が必要と判断されたときには、直ち
に安全かつ確実に、しかも効率的で効果的に緊急回避航
行を行なうことができるような、高速船等の高速航行体
用緊急回避支援方法およびその方法を実施するための装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の高速航行体用緊急回避支援方法は、本航行
体の運動に関する本航行体運動情報と、他航行体の運動
に関する他航行体運動情報と、各種の障害物についての
障害物情報等の航路環境情報とに基づいて、上記本航行
体にとっての危険度を演算装置により判定し、判定の結
果、上記本航行体が回避航路を選択すべきものと上記演
算装置が判断したときは、エキスパートシステムにおけ
る、熟練操縦者が経験的に持つ任意の増減速および操舵
による未来航行位置よりなる熟練知識ベースに基づい
て、上記本航行体の未来航行位置が、上記エキスパート
システムにおける、法規、ルール等の順守事項に関する
法規知識ベースに適合する最適な未来航行位置となるよ
うに回避航路計画を上記演算装置により作成し、同回避
航路計画に沿って航行するために必要な上記本航行体の
速力についての更新速力設定値および舵角についての更
新舵角設定値を上記演算装置に出力させることを特徴と
している。また、本発明の高速船用緊急回避支援方法
は、本船の運動に関する本船運動情報と、他船の運動に
関する他船運動情報と、各種の障害物についての障害物
情報等の航路環境情報とに基づいて、演算装置により最
接近時間および最接近距離を算出して本船にとっての危
険度を判定し、上記本船が回避航路を選択すべきものと
上記演算装置が判断したときは、エキスパートシステム
における、熟練操船者が経験的に持つ任意の増減速およ
び操舵による未来航行位置よりなる熟練知識ベースに基
づいて、上記本船の未来航行位置が、上記エキスパート
システムにおける、法規、ルール等の順守事項に関する
法規知識ベースに適合する最適な未来航行位置となるよ
うに上記演算装置により回避航路計画を作成し、同回避
航路計画に沿って航行するために必要な上記本船の速力
についての更新速力設定値および舵角についての更新舵
角設定値を上記演算装置に出力させることを特徴として
いる。さらに、本発明の高速航行体用緊急回避支援装置
は、熟練操縦者が経験的に持つ任意の増減速および操舵
による未来航行位置をエキスパートシステムの熟練知識
ベースとして貯蔵する熟練知識記憶部、および法規、ル
ール等の順守事項をエキスパートシステムの法規知識ベ
ースとして貯蔵する法規知識記憶部を少なくとも有する
記憶装置と、演算装置とを備え、同演算装置は、本航行
体の運動に関する本航行体運動情報、他航行体の運動に
関する他航行体運動情報および各種の障害物についての
障害物情報等の航路環境情報に基づいて上記本航行体に
とっての危険度を判定する判定部と、上記本航行体が回
避航路を選択すべきものと上記判定部が判断したとき、
上記熟練知識ベースに基づき、上記本航行体の未来航行
位置が、上記法規知識ベースに適合する最適な未来航行
位置となるように回避航路計画を作成する回避航路計画
作成部と、上記本航行体が上記回避航路計画に沿って航
行するために必要な上記本航行体の速力についての更新
速力設定値、および舵角についての更新舵角設定値を上
記回避航路計画より読み出す更新設定値読み出し部と、
同更新設定値読み出し部により読み出された上記更新速
力設定値および上記更新舵角設定値を出力する出力部と
を有することを特徴としている。また、本発明の高速船
用緊急回避支援装置は、熟練操船者が経験的に持つ任意
の増減速および操舵による未来航行位置をエキスパート
システムの熟練知識ベースとして貯蔵する熟練知識記憶
部、および法規、ルール等の順守事項をエキスパートシ
ステムの法規知識ベースとして貯蔵する法規知識記憶部
を少なくとも有する記憶装置と、演算装置とを備え、同
演算装置は、本船の運動に関する本船運動情報、他船の
運動に関する他船運動情報および各種の障害物について
の障害物情報等の航路環境情報に基づいて最接近時間お
よび最接近距離を算出する再接近時間および再接近距離
算出部と、上記本船にとっての危険度を判定する判定部
と、上記本船が回避航路を選択すべきものと上記判定部
が判断したとき、上記熟練知識ベースに基づき、上記本
船の未来航行位置が、上記法規知識ベースに適合する最
適な未来航行位置となるように回避航路計画を作成する
回避航路計画作成部と、上記本船が上記回避航路計画に
沿って航行するために必要な上記本船の速力についての
更新速力設定値、および舵角についての更新舵角設定値
を上記回避航路計画より読み出す更新設定値読み出し部
と、同更新設定値読み出し部により読み出された上記更
新速力設定値および上記更新舵角設定値を出力する出力
部とを有することを特徴としている。さらに、本発明の
高速船用緊急回避支援装置は、同支援装置が、回避航路
計画に従った計画回避航路と、演算装置の出力部から出
力された更新速力設定値および更新舵角設定値とを、回
避前計画航路、本船の運動に関する本船運動情報、他船
の運動に関する他船運動情報および各種の障害物につい
ての障害物情報等の各種情報とともに表示する表示装置
を備えていることを特徴としている。また、本発明の高
速船用緊急回避支援装置は、同支援装置が、演算装置の
出力部から出力された更新速力設定値を示す更新速力設
定値信号を指令入力信号として速力の更新制御を行なう
自動速力制御装置と、更新舵角設定値を示す更新舵角設
定値信号を指令入力信号として舵角の更新制御を行なう
自動操舵制御装置とを備えたことを特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１には、例えば船舶の操船に
おいて本発明を実施する場合における緊急回避支援装置
の１例が示されている。図１において、ブリッジ等にお
いて操船をする操船者の近傍には、表示装置としてのデ
イスプレイ装置１、デイスプレイ装置１の表示に従って
速力制御装置２に速力を制御させるための操縦レバー１
２、デイスプレイ装置１の表示に従って舵角制御装置３
に舵角を制御させるための操舵機１３が配設されている
とともに、これらデイスプレイ装置１、速力制御装置２
および舵角制御装置３はそれぞれ信号伝達系を介して演
算装置４に接続されている。

【０００７】表示装置としてのデイスプレイ装置１に
は、本船に装備された例えばロラン、デッカ、ジャイロ、
船速計、ドプラーログあるいは電磁ログ等のオンライン
情報出力を有効に活用して得られた本船すなわち自船の
船位や速度等の本船の運動情報、本船の回避前計画航路
１０、また例えばレーダプロッテイング装置等により得
られた他船の船位や速度等の他船の運動に関する他船運
動情報８および各種の障害物の位置や大きさ等を示す障
害物情報９等とともに、本船の回避航路計画に沿った回
避計画航路１１、演算装置４の出力部から出力された更
新速力設定値および更新舵角設定値等の各種の情報が表
示される。

【０００８】演算装置４は、熟練操船者が経験的に持つ
任意の増減速および操舵による後述の未来航行位置より
なる本船行動圏をエキスパートシステム５の熟練知識ベ
ースとして貯蔵する熟練知識記憶部７ａ、および法規、
ルール等の順守事項をエキスパートシステム５の法規知
識ベースとして貯蔵する法規知識記憶部７ｂを少なくと
も有する記憶装置６ａと連携して推論エンジン６ｂによ
り推論を遂行するように構成されている。そしてこの演
算装置４は、本船の運動に関する本船運動情報、他船の
運動に関する他船運動情報および各種の障害物について
の障害物情報等の航路環境情報を含む各種の情報１４に
基づいて最接近時間（ＴＣＰＡ）および最接近距離（Ｄ
ＣＰＡ）を算出する再接近時間および再接近距離算出部
と、上記本船にとっての危険度を判定する判定部と、上
記本船が回避航路を選択すべきものと上記判定部が判断
したとき、上記熟練知識ベースに基づき、上記本船の未
来航行位置が、上記法規知識ベースに適合する最適な未
来航行位置となるように回避航路計画を作成する回避航
路計画作成部と、上記本船が上記回避航路計画に沿って
航行するために必要な上記本船の速力についての更新速
力設定値、および舵角についての更新舵角設定値を算出
する更新設定値算出部と、同更新設定値算出部により算
出された上記更新速力設定値および上記更新舵角設定値
を出力する出力部とを有している。演算装置４の出力部
から出力された上記更新速力設定値を示す更新速力設定
値信号および上記更新舵角設定値を示す更新舵角設定値
信号等の出力信号は、上記表示装置としてのデイスプレ
イ装置１、速力制御装置２および舵角制御装置３へと送
られる。

【０００９】制御系が手動制御に切り替えられていると
きには、操船者は、デイスプレイ装置１上に表示された
表示事項、すなわち回避航路計画に従った回避計画航路
１１、更新速力設定値、更新舵角設定値、回避前計画航
路１０、本船の運動に関する船位や速力等の本船運動情
報、他船の運動に関する他船運動情報８および各種の障
害物についての障害物情報９等の各種情報を見ながら、
その指示に従って操船を行なう。また制御系が自動制御
に切り替えられているときには、演算装置４の上記出力
部から出力された上記更新速力設定値を示す更新速力設
定値信号が指令入力信号として速力制御装置２へ送られ
ることによって自動的に速力の更新制御が行なわれると
ともに、上記更新舵角設定値を示す更新舵角設定値信号
が指令入力信号として操舵制御装置３へ送られることに
よって自動的に舵角の更新制御が行なわれる。

【００１０】図６には、上述の本発明の緊急回避支援装
置による回避航路計画の作成の過程の１例が示されてい
る。図６において、本船が装備する各種センサ２７によ
り常時モニタリングを行なうことによって得られる本船
の運動に関する本船運動情報２８と、同じく例えば本船
の水上レーダー２９により常時モニタリングを行なうこ
とによって得られる他船の運動に関する他船運動情報や
障害物情報等の航路環境情報３０とに基づいて、図１の
演算装置４により、ステップ３１において最接近時間
（ＴＣＰＡ）および最接近距離（ＤＣＰＡ）を算出し、
ステップ３２において本船にとっての危険度を判定し、
さらにステップ３３において本船が回避航路を選択すべ
きか否かを判定する。ステップ３３において本船が回避
航路を選択する必要がないものと判定されると、ステッ
プ３４において現状の航行状態がそのまま維持（キー
プ）される。ステップ３３において本船が回避航路を選
択すべきものと判定されると、エキスパートシステム５
における、熟練操船者が経験的に持つ任意の増減速およ
び操舵による未来航行位置よりなる本船行動圏を記憶す
る熟練知識記憶部７ａに格納された熟練知識ベースに基
づいて、本船の未来航行位置が、エキスパートシステム
５における、法規、ルール等の順守事項に関する法規事
項を記憶する法規知識記憶部７ｂに格納された法規知識
ベースに適合する最適な未来航行位置となるように、演
算装置４の推論エンジン６ｂが推論演算を行ない、ステ
ップ３５において最適な回避航路計画が作成される。そ
して、演算装置４はステップ３５において作成された最
適な回避航路計画に沿って本船が航行するために必要な
本船の速力についての更新速力設定値および本船の舵角
についての更新舵角設定値を出力信号の形で出力する。
演算装置４は、その出力信号を図１に示された表示装置
としてのデイスプレイ装置１、速力制御装置２および舵
角制御装置３へ送り、ステップ３６において、デイスプ
レイ装置１が更新速力設定値および更新舵角設定値を、
他の情報とともに表示画面上に表示する。その後は、ス
テップ３７において、上述のように制御系が手動制御に
切り替えられているときには、操船者が、デイスプレイ
装置１上に表示された表示事項を見ながら、その指示に
従って速力および舵角の制御を行なう。また制御系が自
動制御に切り替えられているときには、演算装置４の上
記出力部から出力された更新速力設定値信号が指令入力
信号として速力制御装置２へ送られることによって自動
的に速力の更新制御が行なわれるとともに、更新舵角設
定値信号が指令入力信号として操舵制御装置３へ送られ
ることによって自動的に舵角の更新制御が行なわれる。

【００１１】図２には、図１のエキスパートシステム５
において、熟練操船者が経験的に持つ任意の増減速およ
び操舵による多数の未来航行位置よりなり、熟練知識記
憶部７ａに格納されて熟練知識ベースを構成する本船行
動圏の１例が示されている。図２において、本船Ａの
船速を増速または減速することによって初期船速Ｖ₀ｋ
ｔを速力Ｖ₁ｋｔに更新し、本船の舵角を右一杯の舵角
δ_n から左一杯の舵角−δ_nまでの間のさまざまな舵角
δ_n,・・・，δ₁，δ₀,−δ₁,・・・,ーδ_n に設定した
ときに本船Ａが一定時間後に到達する未来航行位置は、
位置１５から位置１５′までの間の弧状の線分ｓ₁ 上
に並ぶ。同様にして、本船Ａの速力を初期船速Ｖ₀ｋｔ
から上記速力Ｖ₁ｋｔよりも大きい速力Ｖ₂ｋｔに更新
し、本船の舵角を右一杯の舵角 δ_n から左一杯の舵角
−δ_n までの間のさまざまな舵角δ_n,・・・,−δ_n に
設定したときに本船Ａが上記一定時間後に到達する未来
航行位置は、更新される速力Ｖ₂ｋｔが速力Ｖ₁ｋｔより
も大きくなった分だけ本船Ａはさらに前進し、その分舵
の効きは弱まるので、本船Ａから見て上記弧状の線分ｓ
₁ よりもさらに前方で、線分ｓ₁ の長さよりも短い長さ
の弧状の線分ｓ₂ 上に並ぶ。以下、順次初期船速Ｖ₀ｋ
ｔにおけるさまざまな更新速力について本船Ａの未来航
行位置を求めることができ、船速を初期船速Ｖ₀ｋｔか
ら、最高の速力Ｖ_mｋｔに更新し、本船の舵角を右一杯
の舵角 δ_n から左一杯の舵角ーδ_nまでの間のさまざ
まな舵角 δ_n,・・・,−δ_nに設定したときに、本船Ａ
が上記一定時間後に到達する未来航行位置は、弧状の線
分ｓ_n上に並ぶ。以上の本船Ａの未来航行位置は、熟練
操船者が経験的な知識として持つ任意の増減速や操舵に
よる未来航行位置を示し、例えばシミュレーションを行
なって計算により求めることができる。このようにして
得られた未来航行位置の集合が初期船速Ｖ₀ｋｔについ
ての本船行動圏を示す。図１の熟練知識記憶部７ａは、
初期船速がＶ₀ｋｔである場合の本船行動圏だけでな
く、初期船速が最も低い場合から最高の船速の場合まで
の多数の場合の初期船速、たとえば数種類の初期船速に
ついてそれぞれ上述の本船行動圏と同様な本船行動圏を
知識ベースとして貯蔵しており、演算装置４が回避航路
計画を作成するに当たっては、熟練知識記憶部７ａに記
憶されている本船行動圏の中から現在の本船の速力に見
合った初期船速についての本船行動圏を選択して、回避
航路計画を作成する。なお、航行体が水中または空中を
３次元的に航行する場合の本航行体の未来航行位置は、
当然３次元的な広がりを持つ。

【００１２】図２において、例えば、他船１４が船速Ｖ
₀ｋｔで航行中の本船Ａに接近してきたとき、海上法規
やその他のルールに従って、初期船速Ｖ₀ｋｔについて
の本船行動圏の中から他船１４に対して最も相対距離が
大きい未来航行位置を選択すべきであるという推論の結
果が得られた場合には、回避航路計画として位置１５が
選択され、図１のデイスプレイ装置１の表示画面上に回
避計画航路１１が表示されるとともに、船速を速力Ｖ₀
ｋｔから速力Ｖ₁ｋｔに更新し、舵角を舵角δ_nに設定す
るように指示が表示される。手動操船の場合には、操船
者は、デイスプレイ装置１の表示画面上に表示されたこ
れらの指示に従って、直ちに船速を速力Ｖ₁ｋｔに更新
するとともに、舵角を舵角δ_nに設定する。また、自動
操船の場合には、速力制御装置２が自動的に船速を速力
Ｖ₁ｋｔに更新するとともに、舵角制御装置３が自動的
に舵角を舵角δ_nに設定する。

【００１３】図７には、図６のステップ３３において本
船が回避航路を選択すべきものと判断された場合におい
て、エキスパートシステム５が回避航路計画を作成する
際の推論過程のフローチャートが示されている。図７に
おいて、ステップ３８で回避航路計画の作成を開始する
と、ステップ３９で本船の現在の船位、針路、船速が演
算装置４の記憶装置６ａに記憶される。ステップ４０
で、演算装置４は、熟練知識記憶部７ａに蓄積されてい
てエキスパートシステム５の知識ベース６を構成する本
船行動圏の中から相応する本船行動圏を選択する。そし
て、ステップ４１において、ステップ４０で選択された
本船行動圏の中から、熟練操船者であれば選び得る任意
の速力と舵角との組み合わせを設定する。ステップ４２
において、ステップ４１で設定された速力と舵角の組み
合わせの１つ１つについて、その危険度は低いか否か、
また法規知識記憶部７ｂに記憶されていてエキスパート
システム５の知識ベース６を構成する法規やルール等の
順守事項に適合するか否か、について判断がなされる。
もし、危険度が一定の基準を超えて高いか、あるいは法
規やルール等の順守事項に適合しない速力と舵角との組
み合わせがあれば、その組み合わせについては再度ステ
ップ４１の作業が行なわれる。ステップ４２で危険度が
一定の基準よりも低く、法規やルール等の順守事項にも
適合すると判断された速力と舵角との組み合わせについ
ては、ステップ４３へと進み、このステップ４３で、ス
テップ４２を通過した速力と舵角との組み合わせの中か
ら、最も条件の良い未来航行位置に行くための速力と舵
角が記憶される。ステップ４４において、回避計画航路
が回避航路計画上の最終目標点に達したか否か、すなわ
ち回避計画航路が、本来の計画航路に復帰できたか否か
が判断される。もし、作成された回避計画航路が最終目
標点に達していなければ、再度ステップ４０まで戻って
回避航路計画の作成作業が継続される。また、もし作成
された回避計画航路が最終目標点に達したならば、その
時点で回避航路計画の作成作業が完了し、直ちにステッ
プ４６へ進み、作成された回避航路計画に従って演算装
置４が順次周期的に更新速力設定値および更新舵角設定
値を出力信号の形で出力する。

【実施例】

【００１４】以下、図５により、本発明に係る本船行動
圏に基づいて回避航路計画を作成する場合の１実施例に
ついて説明する。図５において、回避前の計画航路１６
に沿って航行中の本船Ａの緊急回避支援装置が、本船の
船位、針路、船速等の本船運動情報、他船の船位、針
路、船速等の他船運動情報、各種の障害物についての障
害物情報等に基づいて最接近時間および最接近距離を算
出して本船にとっての危険度を判定した結果、本船Ａが
現在の回避前計画航路１６から直ちに右方へ回避すべき
ものと判断したとする。現在の本船Ａの速力が例えば１
５ｋｔであるとすると、初期船速１５ｋｔについての本
船行動圏２０が熟練知識記憶部７ａに蓄積されている熟
練知識ベースの中から選択され、この本船行動圏２０を
形成する未来航行位置のうちから、回頭し易くするため
に減速するという条件から例えば更新速力として１０ｋ
ｔが選択され、さらに右一杯に舵を取るという条件から
更新舵角として最大舵角３５°が選択され、その結果一
定時間後の未来航行位置２１が選択される。そして、法
規知識記憶部７ｂに記憶されている法規やルール等の順
守事項から見て、更新速力を１０ｋｔとし、更新舵角を
３５°として一定時間後に未来航行位置２１まで航行す
ることに何ら問題がないことが判明すると、更新速力１
０ｋｔ、更新舵角３５°の組み合わせが最良の組み合わ
せであるものと判断され、本船Ａが未来航行位置２１に
到達したときに次に選択すべき更新速力および更新舵角
についての判断へと進む。

【００１５】未来航行位置２１まで航行した本船Ａは、
速やかに元の針路へ復帰するため、熟練知識ベースの中
から初期船速１０ｋｔについての本船行動圏２２を選択
し、その本船行動圏２２に基づいて、回頭し易い速力１
０ｋｔを維持しながら左一杯の舵を取って一定時間後に
未来航行位置２３まで到達するように、更新速力１０ｋ
ｔ、更新舵角ー３５°を選択する。そして、更新速力１
０ｋｔ、更新舵角ー３５°を選択して一定時間後に未来
航行位置２３まで航行することが法規ベースに記憶され
ている順守事項に適合するものと判定されると、更新速
力1０ｋｔ、更新舵角ー３５°の組み合わせが最良の組
み合わせであるものと判断され、本船Ａが未来航行位置
２３に到達したときに次に選択すべき更新速力および更
新舵角についての判断へと進む。

【００１６】以下、同様にして、未来航行位置２３まで
航行した本船Ａは、増速するとともにそのときの針路を
維持して少しでも航行距離を短縮するように、初期船速
１０ｋｔについての本船行動圏２２に基づいて、更新速
力３０ｋｔ、更新舵角０°を選択して、一定時間後に未
来航行位置２４に到達するように計画を立てる。未来航
行位置２４に達した本船Ａは、速力３０ｋｔに増速され
ているから、次に初期船速３０ｋｔについての本船行動
圏２５に基づいて、更新速力および更新舵角が選択され
る。このような作業が続けられ、回避航行の必要がなく
なった位置１９で、最終的に本船Ａが例えば復帰点２６
において回避前計画航路１６へ復帰するように計画が立
てられる。本船Ａが復帰点２６に到達するまで計画が立
てられると回避航路計画の作成が完了し、直ちに回避前
計画航路１６上の本船Ａが最初に選択すべき更新速力と
して更新速力１０ｋｔが、また更新舵角として更新舵角
３５°がそれぞれ設定される。以下、回避航路計画が変
更されない限り、本船Ａはその回避航路計画のとおりに
回避航行をする。その際、回避航路計画が実際の熟練操
船者の経験や知識に基づく任意の増減速や操舵、本船の
運動性能等を織り込んで加味した未来航行位置に基づい
て作成されたものであるため、回避航路計画とその回避
航路計画に従って操船したときの本船の実際の航路との
間にずれが生じることがない。本船Ａが回避航路計画に
従って航行している間に、新たに他船が接近する等して
その後の状況が変化し、新たな回避航路計画が作成され
ると、本船Ａは新たに作成された回避航路計画に従って
操船される。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明の高速船等の高速
航行体用緊急回避支援方法によれば、以下のような効果
が得られる。（１）本航行体の運動に関する本航行体運動情報と、他
航行体の運動に関する他航行体運動情報と、各種の障害
物についての障害物情報等の航路環境情報とに基づい
て、上記本航行体にとっての危険度を演算装置により判
定し、判定の結果、上記本航行体が回避航路を選択すべ
きものと上記演算装置が判断したときは、エキスパート
システムにおける、熟練操縦者が経験的に持つ任意の増
減速および操舵による未来航行位置よりなる熟練知識ベ
ースに基づいて、上記本航行体の未来航行位置が、上記
エキスパートシステムにおける、法規、ルール等の順守
事項に関する法規知識ベースに適合する最適な未来航行
位置となるように回避航路計画を上記演算装置により作
成し、同回避航路計画に沿って航行するために必要な上
記本航行体の速力についての更新速力設定値および舵角
についての更新舵角設定値を上記演算装置に出力させる
ようにしたので、回避航路計画が熟練操縦者の経験や知
識に基づく任意の増減速や操舵、航行体の運動性能等を
織り込んで加味した未来航行位置に基づいて作成される
こととなり、このようにして作成された回避航路計画に
従って設定され、出力される更新速力および更新舵角の
とおりに航行体の速力および舵角を更新することによっ
て、航行体は、回避計画航路からずれることなく回避航
路計画のとおりに回避航行を遂行することができ、安全
で確実に、しかも効率良く効果的に緊急回避航行を行な
うことができる（請求項１）。（２）本船の運動に関する本船運動情報と、他船の運動
に関する他船運動情報と、各種の障害物についての障害
物情報等の航路環境情報とに基づいて、演算装置により
最接近時間および最接近距離を算出して本船にとっての
危険度を判定し、上記本船が回避航路を選択すべきもの
と上記演算装置が判断したときは、エキスパートシステ
ムにおける、熟練操船者が経験的に持つ任意の増減速お
よび操舵による未来航行位置よりなる熟練知識ベースに
基づいて、上記本船の未来航行位置が、上記エキスパー
トシステムにおける、法規、ルール等の順守事項に関す
る法規知識ベースに適合する最適な未来航行位置となる
ように上記演算装置により回避航路計画を作成し、同回
避航路計画に沿って航行するために必要な上記本船の速
力についての更新速力設定値および舵角についての更新
舵角設定値を上記演算装置に出力させるようにしたの
で、回避航路計画が熟練操船者の経験や知識に基づく任
意の増減速や操舵、航行体の運動性能等を織り込んで加
味した未来航行位置に基づいて作成されることとなり、
このようにして作成された回避航路計画に従って設定さ
れ、出力される更新速力および更新舵角のとおりに本船
の速力および舵角を更新することによって、本船は、回
避計画航路からずれることなく回避航路計画のとおりに
回避航行を遂行することができ、安全で確実に、しかも
効率良く効果的に緊急回避航行を行なうことができる
（請求項２）。また、本発明の高速船等の高速航行体用
緊急回避支援装置によれば、以下のような効果が得られ
る。（３）熟練操縦者が経験的に持つ任意の増減速および操
舵による未来航行位置をエキスパートシステムの熟練知
識ベースとして貯蔵する熟練知識記憶部、および法規、
ルール等の順守事項をエキスパートシステムの法規知識
ベースとして貯蔵する法規知識記憶部を少なくとも有す
る記憶装置と、演算装置とを備え、同演算装置は、本航
行体の運動に関する本航行体運動情報、他航行体の運動
に関する他航行体運動情報および各種の障害物について
の障害物情報等の航路環境情報に基づいて上記本航行体
にとっての危険度を判定する判定部と、上記本航行体が
回避航路を選択すべきものと上記判定部が判断したと
き、上記熟練知識ベースに基づき、上記本航行体の未来
航行位置が、上記法規知識ベースに適合する最適な未来
航行位置となるように回避航路計画を作成する回避航路
計画作成部と、上記本航行体が上記回避航路計画に沿っ
て航行するために必要な上記本航行体の速力についての
更新速力設定値、および舵角についての更新舵角設定値
を上記回避航路計画より読み出す更新設定値読み出し部
と、同更新設定値読み出し部により読み出された上記更
新速力設定値および上記更新舵角設定値を出力する出力
部とを有しているので、回避航路計画が、熟練知識ベー
スとして熟練知識記憶部に蓄積された熟練操縦者の経験
や知識に基づく任意の増減速や操舵、航行体の運動性能
等を織り込んで加味した未来航行位置に基づいて、回避
航路計画作成部において作成されることとなり、このよ
うにして作成された回避航路計画に従って設定され、出
力部から出力される更新速力および更新舵角のとおりに
航行体の速力および舵角を更新することによって、航行
体は、回避計画航路からずれることなく回避航路計画の
とおりに回避航行を遂行することができ、安全で確実
に、しかも効率良く効果的に緊急回避航行を行なうこと
ができる（請求項３）。（４）熟練操船者が経験的に持つ任意の増減速および操
舵による未来航行位置をエキスパートシステムの熟練知
識ベースとして貯蔵する熟練知識記憶部、および法規、
ルール等の順守事項をエキスパートシステムの法規知識
ベースとして貯蔵する法規知識記憶部を少なくとも有す
る記憶装置と、演算装置とを備え、同演算装置は、本船
の運動に関する本船運動情報、他船の運動に関する他船
運動情報および各種の障害物についての障害物情報等の
航路環境情報に基づいて最接近時間および最接近距離を
算出する再接近時間および再接近距離算出部と、上記本
船にとっての危険度を判定する判定部と、上記本船が回
避航路を選択すべきものと上記判定部が判断したとき、
上記熟練知識ベースに基づき、上記本船の未来航行位置
が、上記法規知識ベースに適合する最適な未来航行位置
となるように回避航路計画を作成する回避航路計画作成
部と、上記本船が上記回避航路計画に沿って航行するた
めに必要な上記本船の速力についての更新速力設定値、
および舵角についての更新舵角設定値を上記回避航路計
画より読み出す更新設定値読み出し部と、同更新設定値
読み出し部により読み出された上記更新速力設定値およ
び上記更新舵角設定値を出力する出力部とを有している
ので、回避航路計画が、熟練知識ベースとして熟練知識
記憶部に蓄積された熟練操船者の経験や知識に基づく任
意の増減速や操舵、本船の運動性能等を織り込んで加味
した未来航行位置に基づいて、回避航路計画作成部にお
いて作成されることとなり、このようにして作成された
回避航路計画に従って設定され、出力部から出力される
更新速力および更新舵角のとおりに本船の速力および舵
角を更新することによって、本船は、回避計画航路から
ずれることなく回避航路計画のとおりに回避航行を遂行
することができ、安全で確実に、しかも効率良く効果的
に緊急回避航行を行なうことができる（請求項４）。（５）支援装置が、回避航路計画に従った回避計画航路
と、演算装置の出力部から出力された更新速力設定値お
よび更新舵角設定値とを、回避前計画航路、本船の運動
に関する本船運動情報、他船の運動に関する他船運動情
報および各種の障害物についての障害物情報等の各種情
報とともに表示する表示装置を備えているので、操船者
が、表示装置の表示画面上に表示された更新速力設定値
および更新，舵角設定値に従って簡便に速力更新操作お
よび舵角更新操作をするだけで、本船が回避計画航路か
らずれることなく、回避航路計画のとおりに回避航行を
安全かつ確実に遂行することができる（請求項５）。（６）支援装置が、演算装置の出力部から出力された更
新速力設定値を示す更新速力設定値信号を指令入力信号
として速力の更新制御を行なう自動速力制御装置と、更
新舵角設定値を示す更新舵角設定値信号を指令入力信号
として舵角の更新制御を行なう自動操舵制御装置とを備
えているので、回避航路計画に従った速力および舵角の
更新を自動的に効率良く行なうことができ、特に高速航
行中に緊急に回避航行をする必要が生じたときには、安
全で確実に、かつ効果的に緊急回避航行を遂行すること
ができる（請求項６）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態に係る船舶用緊急回避支
援装置の構成の概略について説明するための操縦装置お
よび演算装置の概念的な斜視図である。

【図２】図１の実施の形態に係る本船行動圏の１例を示
す説明図である。

【図３】従来の回避航路計画作成のアルゴリズムに従っ
て回避航路計画を作成する際に使用される本船行動圏を
示す説明図である。

【図４】従来の回避航路計画に従って操船した場合にお
ける回避計画航路からの実際の航路のずれの一例を示す
航路図。

【図５】本発明の１実施の形態に係る回避航路計画に沿
って操船をした場合の１例を示す航路図である。

【図６】本発明の１実施の形態に係る回避の判断から回
避航行のための速力および舵角の制御に至るまでの過程
を説明するためのフロー図である。

【図７】本発明の１実施の形態の係る回避航路計画の作
成の論理過程の１例を示す論理フロー図である。

【符号の説明】

１表示装置としてのデイスプレイ装置２速力制御装置３舵角制御装置４演算装置５エキスパートシステム６知識ベース６ａ記憶装置６ｂ推論エンジン７ａ熟練知識記憶部７ｂ法規知識記憶部８他船運動情報９障害物情報１０回避前計画航路１１回避計画航路１２操縦レバー１３操舵機１４自・他船等各種情報１４ａ他船１５，１５′ 位置１６回避前計画航路１７回避計画航路１８実際の航路１９位置２０本船行動圏２１，２３，２４未来航行位置２２，２５本船行動圏２６復帰点２７本船装備各種センサ２８本船運動情報２９本船水上レーダー３０他船運動情報・障害物情報等３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７ステッ
プ３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４
６ステップＡ本船Ｖ₀ｋｔ初期船速Ｖ₁ｋｔ，Ｖ₂ｋｔ，・・・，Ｖ_mｋｔ更新速力 α₁，α₂，・・・，α_m 針路 δ_n，・・・，δ₁，δ₀，−δ₁，・・・，−δ_n
更新舵角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本航行体の運動に関する本航行体運動情
報と、他航行体の運動に関する他航行体運動情報と、各
種の障害物についての障害物情報等の航路環境情報とに
基づいて、上記本航行体にとっての危険度を演算装置に
より判定し、判定の結果、上記本航行体が回避航路を選
択すべきものと上記演算装置が判断したときは、エキス
パートシステムにおける、熟練操縦者が経験的に持つ任
意の増減速および操舵による未来航行位置よりなる熟練
知識ベースに基づいて、上記本航行体の未来航行位置
が、上記エキスパートシステムにおける、法規、ルール
等の順守事項に関する法規知識ベースに適合する最適な
未来航行位置となるように回避航路計画を上記演算装置
により作成し、同回避航路計画に沿って航行するために
必要な上記本航行体の速力についての更新速力設定値お
よび舵角についての更新舵角設定値を上記演算装置に出
力させることを特徴とする、高速航行体用緊急回避支援
方法。
【請求項２】本船の運動に関する本船運動情報と、他
船の運動に関する他船運動情報と、各種の障害物につい
ての障害物情報等の航路環境情報とに基づいて、演算装
置により最接近時間および最接近距離を算出して本船に
とっての危険度を判定し、上記本船が回避航路を選択す
べきものと上記演算装置が判断したときは、エキスパー
トシステムにおける、熟練操船者が経験的に持つ任意の
増減速および操舵による未来航行位置よりなる熟練知識
ベースに基づいて、上記本船の未来航行位置が、上記エ
キスパートシステムにおける、法規、ルール等の順守事
項に関する法規知識ベースに適合する最適な未来航行位
置となるように上記演算装置により回避航路計画を作成
し、同回避航路計画に沿って航行するために必要な上記
本船の速力についての更新速力設定値および舵角につい
ての更新舵角設定値を上記演算装置に出力させることを
特徴とする、高速船用緊急回避支援方法。
【請求項３】請求項１に記載された方法を実施するた
めの装置において、熟練操縦者が経験的に持つ任意の増
減速および操舵による未来航行位置をエキスパートシス
テムの熟練知識ベースとして貯蔵する熟練知識記憶部、
および法規、ルール等の順守事項をエキスパートシステ
ムの法規知識ベースとして貯蔵する法規知識記憶部を少
なくとも有する記憶装置と、演算装置とを備え、同演算
装置は、本航行体の運動に関する本航行体運動情報、他
航行体の運動に関する他航行体運動情報および各種の障
害物についての障害物情報等の航路環境情報に基づいて
上記本航行体にとっての危険度を判定する判定部と、上
記本航行体が回避航路を選択すべきものと上記判定部が
判断したとき、上記熟練知識ベースに基づき、上記本航
行体の未来航行位置が、上記法規知識ベースに適合する
最適な未来航行位置となるように回避航路計画を作成す
る回避航路計画作成部と、上記本航行体が上記回避航路
計画に沿って航行するために必要な上記本航行体の速力
についての更新速力設定値、および舵角についての更新
舵角設定値を上記回避航路計画より読み出す更新設定値
読み出し部と、同更新設定値読み出し部により読み出さ
れた上記更新速力設定値および上記更新舵角設定値を出
力する出力部とを有することを特徴とする、高速航行体
用緊急回避支援装置。
【請求項４】請求項２に記載された方法を実施するた
めの装置において、熟練操船者が経験的に持つ任意の増
減速および操舵による未来航行位置をエキスパートシス
テムの熟練知識ベースとして貯蔵する熟練知識記憶部、
および法規、ルール等の順守事項をエキスパートシステ
ムの法規知識ベースとして貯蔵する法規知識記憶部を少
なくとも有する記憶装置と、演算装置とを備え、同演算
装置は、本船の運動に関する本船運動情報、他船の運動
に関する他船運動情報および各種の障害物についての障
害物情報等の航路環境情報に基づいて最接近時間および
最接近距離を算出する再接近時間および再接近距離算出
部と、上記本船にとっての危険度を判定する判定部と、
上記本船が回避航路を選択すべきものと上記判定部が判
断したとき、上記熟練知識ベースに基づき、上記本船の
未来航行位置が、上記法規知識ベースに適合する最適な
未来航行位置となるように回避航路計画を作成する回避
航路計画作成部と、上記本船が上記回避航路計画に沿っ
て航行するために必要な上記本船の速力についての更新
速力設定値、および舵角についての更新舵角設定値を上
記回避航路計画より読み出す更新設定値読み出し部と、
同更新設定値読み出し部により読み出された上記更新速
力設定値および上記更新舵角設定値を出力する出力部と
を有することを特徴とする、高速船用緊急回避支援装
置。
【請求項５】請求項４に記載された高速船用緊急回避
支援装置において、上記支援装置が、上記回避航路計画
に従った回避計画航路と、上記演算装置の上記出力部か
ら出力された上記更新速力設定値および上記更新舵角設
定値とを、回避前計画航路、本船の運動に関する本船運
動情報、他船の運動に関する他船運動情報および各種の
障害物についての障害物情報等の各種情報とともに表示
する表示装置を備えていることを特徴とする、高速船用
緊急回避支援装置。
【請求項６】請求項４に記載された高速船用緊急回避
支援装置において、上記支援装置が、上記演算装置の上
記出力部から出力された上記更新速力設定値を示す更新
速力設定値信号を指令入力信号として速力の更新制御を
行なう自動速力制御装置と、上記更新舵角設定値を示す
更新舵角設定値信号を指令入力信号として舵角の更新制
御を行なう自動操舵制御装置とを備えたことを特徴とす
る、高速船用緊急回避支援装置。