JPS61233316A - 航行警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、海図データに基づいてグラフィックディスプ
レイに設定した等深線、進入禁止線等の通過を検知して
警報を発するようにした航行警報装置に関する。

（従来技術） 従来、大多数の船舶は自動操舵装置、即ちオートパイロ
ットによって自動航行を行なっているが、オートパイロ
ットは針路を保持する機能はあるもの、船位を保持する
機能はなく、航行中に航海士が自給位置を求めて予定航
路にあるか否か海図上で調べ、予定航路になければ、予
定航路に戻すようにオートパイロットの保持している針
路を再設定するようにしている。

しかし、領海監視や海難救助、更には漁業水域での操業
のように、比較的複雑で且つ緻密な予定航路をとる場合
に°は、針路保持機能しかないオートパイロットに依存
した自動航行は針路再設定の頻度が高いために事実上困
難であり、手動操船に頼っている。

一方、本願発明者等は、海岸線、固定物標、等探線、海
文法適用線（海上交通安全適用線）、進入禁止線などを
含む航行海域の海図データをカラーグラフィックディス
プレイに表示し、ディスプレイ上に予定航路を設定でき
ると共に手動操船または自動操船による航行軌跡を重畳
表示できるようにした自動航行システムを提案している
。

この自動航行システムによれば、従来の針路保持機能に
加えて船位保持機能をもつことから、複雑で且つ緻密な
航路設定であっても予定航路に沿った正確な自動航行を
可能にし、更、に海図が画像表示されていることから乗
員は航行に必要な各種の情報を視覚的に把握することが
でき、狭水路航行や沿岸航行の安全性を大幅に高めるこ
とができる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、海図データとして等探線や進入禁止線を設定
表示した場合には、自船の位置をディスプレイ上で見る
ことで境界線の通過をチェックできるが、自動航行時や
手動航行であっても他の操船作業に集中している時には
、ディスプレイ上における各種の境界線通過に気付かな
い恐れがあった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
ディスプレイ上に設定した所定の境界線を通過したとき
には境界線通過警報を出すことで、確実に境界線通過を
乗員に知らせるようにした航行警報装置を提供すること
を目的とする。

本発明の他の目的は、境界線が海図上の２点を結んだ直
線して与えられることに着目し、時々刻々変化する自船
位置の座標データと境界線を与える固定的な２点の座標
データとから簡単な計算処理によって確実に境界線の通
過を検知して警報するようにした航行警報装置を提供す
ることを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、境界線を与
える２点と自船位置とを結ぶ２直線の自船位置からの各
方位角及び距離を逐次計算し、いずれかの方位角または
距離の、少なくともいずれか一方が予め定めた閾値以下
となったとき境界線通過警報を出すようにしたものであ
る。

（実施例） 第１図は本発明の航行警報装置が使用された自動操船シ
ステムのブロック図である。

まず、構成を説明すると、１は船首方位を検出するジャ
イロコンパス、２は速力を検出する音波ログ、３は船位
を検出するロラン受信器、４は同じく船位を検出する衛
星工法受信装置である。ジャイロコンパス１、音波ログ
２、ロラン受信器３及び衛星工法受信装［４の検出出力
は船位計算部５に与えられ、船位計算部５はロラン受信
器３及び又は衛星工法受信装［４で検出した船位を基準
位置としてジャイロコンパス１の船首方位と音波ログ２
の速力に基づいて移動量及び方位の計算をもって自船位
置を求める推測航法計算を実行する。

６は海図データ記憶部であり、海岸線、灯台等の固定物
標、２０＋＋等深線、進入禁止線、海交方適用線等の海
図から求めたデータを緯度と経度の座標データとして予
め記憶している。

７は予定航路設定部であり、具体的には予定航路の変針
点を緯度、経度で直接設定するか、基準位置に対しての
方位と距離を設定して緯度、経度を計算し記憶する。こ
れらいくつかの変針点を順次結び一つの予定航路として
記憶するものである。

８は自動航行制御部であり、船位計算部５からの船位デ
ータと予定航路設定部７からの予定航路データが与えら
れ、現在位置から予定航路に降した垂直線の長さである
航路誤差を零とする様な船位及び針路を与える指令舵角
を自動操舵装置９に出力する。この自動航行制御部８に
於ける航路保持の制御は線制御と点制御に分けられる。

線制御は２つの変針点を結んだ直線及びその延長線を制
御線とし、予定航路に対するズレ量で与えられる航路誤
差をなくす様に予定航路に向けて針路を取る船位保持機
能を果す。この線制御に於いては風や潮流による外力の
影響を考慮して船位を予定航路に保つ機能が含まれる。

一方、点制御は次の変針点に近づいた時に行なわれる制
御であり、自船位置と次の変針点を結んだ直線及びその
延長線を制御線とし、この制御線を指令針路として直接
数の変針点に向けて船首方位を取る航路保持制御となる
。

自動操舵袋＠９は、自動航行制御部８からの指令舵角を
制御目標とし、ジャイロコンパス１からの船首方位との
偏差をなくす様に舵取機１０を駆動する。舵取機１０の
駆動による船体運動は船体１１に与えられ、この船体１
１の動きが結果としてジャイロコンパス１、音波ログ２
、ロラン受信器３及び衛星工法受信装置４のそれぞれに
フィードバックされることになる。

１２は警報・表示制御部であり、具体的にはマイクロコ
ンピュータのプログラム制御により実現され、この警報
・表示制御部１２に本発明の航行警報装置としての機能
が含まれる。

まず警報・表示制御部１２による表示機能としては、乗
員により指定された航行予定海域の海図データを海図デ
ータ記憶部６から読み出し、カラーグラフィックディス
プレイ１４に画像表示する。

第２図はカラーグラフィックディスプレイ１４に表示さ
れる海図データの一例を示したもので、海岸線１７に沿
った２０＋等深線探線、船舶の進入禁止海域を定める進
入禁止線１９、更に海上交通安全法の適用範囲を示す海
文法境界線２０が固定情報として表示される。

本発明にあっては、この様な海図情報のうち、２０ｍ等
深線１８、進入禁止線１９及び海交法適用線２０のそれ
ぞれに付き、各境界線を自船が通過し・たことを検知し
て境界線通過警報を出すものである。

ここで２０１１等深線１８、進入禁止線１９及び海交法
適用線２．０のそれぞれは、いずれも最小限２つの座標
点を結んだ直線で与えられており、従って境界線を形成
する２点のデータを与えることで境界線の画像表示が行
なわれている。換言すれば境界線の通過を判別するため
のデータとしては、境界線を描くために使用した少なく
とも２点のデータしか存在しない。

また第２図の画像表示に於いて、海岸線１７の所定位置
には、灯台等の固定物標２１がマーカー表示されている
。更に自船２２とその航跡２３がリアルタイムで表示さ
れるため、表示画像から海図上に於ける自船２２の位置
を視覚的に捕えることができる。

再び第１図を参照するに、１５はデータディスプレイで
あり、予定航路設定部７で設定した予定航路を与える複
数の変針点の座標データが数値表示される。また１６は
警報表示器であり、本発明の航行警報装置による各境界
線通過警報は勿論のこと、自動航行制御に於ける変針点
接近警報や沿岸接近警報など、各種の警報表示を行なう
。更に１３はレーダ装置であり、警報表示制御部１２は
レーダ装置１３で検出されたレーダ映像をカラーグラフ
ィックディスプレイ１４の海図情報に重ね合せて表示す
ることができ、その結果、画像表示を見ることで自船の
海図上の位置及び周囲のレーダ映像で捕えた状況を的確
に知ることができる。

第３図は第１図の警報・表示制御部１２で行なわれる本
発明の航行警報の制御処理を示したフローチャートであ
る。このフローチャートによる境界線通過の検出原゛理
を第４図を参照して説明する。

まず本発明の対象となる２０ｍ等深線や進入禁止線等の
境界線は最小限２つの座標点を結んだ直線として設定さ
れている。第４図はＡ点と８点を結んだ境界線２４を取
出して示したもので、説明を簡単にするためＡ点とＢ点
を結んだ境界線２４は東西方向であり、この境界線２４
に直行する方向に針路を取って自船Ｃが近づいた状態を
示している。ここで境界線２４を与えるＡ、Ｂ点と自船
Ｃとで成る三角形を想定すると、Ａ、Ｂ、Ｃ点の各座標
位置は分っていることからＡＣ間の距離がＤａとして求
まり、また８０間の距離がＤｂとして求まる。更に真北
を基準方位として右回りに見た直線ＡＣ，ＢＣの方位角
θａ及びθｂもＡ−Ｃの座標データから計算することが
できる。

第５図のように自船Ｃが境界線２４に近づくと三角形Ａ
、Ｂ、ＣはＡＢ間を一定としてＡＣ，８０間の距離［］
ａ　、　［）ｂが減少する様に変化する。

同時に方位角θａは減少し、方位角θｂは増加する様に
なる。ここで境界線２４と平行に自船Ｃの位置を含む基
準線に対する直線ＡＣ，ＢＣの角度をφａ、φｂとする
と、両者の和φ−φａ十φｂは自船Ｃが境界線２４に近
づく程減少し、境界線２４に達するとφ−〇となる。そ
こで本発明にあっては、φの絶対位置が予め定めた閾値
角度、例えば±１０度以内となった時、境界線２４を通
過したものと判別する。

このφ−φａ＋φｂを真北を基準とした方位角θａ、θ
ｂで表わすと １φＩ−１θａ−θｂ　ｌ−１８０’　　Ｉ　　−（１
）となり閾値角度を１０度とすると、次の条件式によっ
て境界線の通過を判別する。

置θａ−θｂ　ｌ−１８０°　Ｉ＜１０”　　＝−（２
）一方、Ａ点とＢ点を結んだ直線で与えられる境界線２
４に対する自船の進入位置は適宜であり、例えば第６図
に示す様にＡ点側に片寄って境界線２４に進入する場合
もある。この様にＡ点とＢ点のいずれか一方に片寄った
境界線の位置を通過する場合には境界線に近づいてもな
かなか前記第（２）式の条件が得られない。そこでＡ点
とＢ点のいずれかに片寄って境界線を通過する場合には
、例えば第６図の様にＡ点とを結んだ直線の距離Ｄａに
基づいて境界線の通過を判別する。具体的にはＡＣ間の
距離［）ａが０．２マイル以下となった時に前記第（２
）式の条件を満足していなくとも境界線を通過したもの
と判別する様になる。

この第４〜第６図に示した方位角と距離に基づいた境界
線通過判別に基づく警報処理は第３図のフローチャート
に従って実現される。

そこで第３図のフローチャートを説明すると、まずブロ
ック３０で境界線を与えるＡ点と自船Ｃとの間の方位θ
ａ及び距離［］ａを計算する。続いて境界線を与える他
方のＢ点と自船Ｃとの間の方位θｂ及び距離Ｄｂを計算
する。ブロック３２では前記第（２）式に基づいた方位
角θａ、θｂに基づく境界線通過の有無をチェックして
おり、第４．５図の様にＡＢ間の略中間部分を通過する
際には、最初に前記第（２）式の条件が満されることで
境界線通過を判別し、ブロック３３に進んで境界線通過
警報を出し、次のブロック３４で境界線通過判別を行な
うＡ点とＢ点のデータの更新を行い、再びブロック３０
の処理に戻る。

一方、判別ブロック３２で方位角θａ、θｂに基づく境
界線通過の判別条件が満足されない時には判別ブロック
３５に進み、Ａ点との間の距離Ｄａが閾値距離０．２マ
イル以下か否かをチェックし、第６図に示した様に、Ａ
点側に片寄った境界線位装置を通過する時には判別ブロ
ック３５の条件が満足され、ブロック３３に進んで境界
線通過警報を行う。逆に８点側に片寄った境界線位置を
通過する時には判別ブロック３５の条件゛は満足されず
、次の判別ブロック３６においてＢ点との距離Ｄｂが０
．２マイル以下になることを判別してブロック３３で境
界線通過警報を行なう様になる。

尚、警報対象となる境界線は２点間を結ぶ直線のみなら
ず、第２図の２（１等深線の様に複数点を順次直線で結
んだ境界線として与えられている場合もあり、この様な
場合にすべての境界線を与える座標点について境界線通
過警報のための計算処理を行なうことは煩雑になるため
、自船位置を中心とした円形または矩形等のウィンドウ
を設定し、このウィンドウに入ってくる境界線データに
ついてのみ第３図の計算処理を実行することで計算処理
の高速化を図ることができる。

また、上記の実施例は境界線として２０ｍ等深線、進入
禁止線、海交法適用線を例にとるものであったが、本発
明はこれに限定されず、少なくとも２つの座標点を結ん
だ直線で与えられる適宜の境界線の通過警報についてそ
のまま適用することができる。

更に、上記の実施例にあっては、境界線の通過を検知し
て警報を出す様にしたが、進入禁止線等にあっては境界
線通過警報では遅すぎることから進入禁止線等に所定距
離近づいた時に境界線接近警報を出して進入禁止線に達
する前に針路変更ができる様にすることが望ましい。

（発明の効果） 以上、説明してきた様に本発明によれば、境界線を与え
る２点と自船位置とを結ぶ直線の各方位角及び距離を逐
次計算し、いずれかの方位角または距離の少なくともい
ずれか一方が予め定めた閾値以下となった時、境界線通
過警報を出す様にした為、ディスプレイ表示された海図
の境界線を自船が通過するか否かを見ていなくても、乗
員は確実に自船の境界線通過を知ることができ、各種の
境界線通過警報に応じて適切な操船措置をとることがで
きる。更に予定航路に基づいた自動航行中にあっては、
境界線通過警報に基づいた航行条件の変更や手動操船へ
の切換え等、安全航行に必要な措置を確実にとることが
できる。

更に、境界線通過の判別は３つの座標点から方位及び距
離を求めて行なうことから計算処理が簡単で済み、自動
航行のための航路保持制御等を同時に行なっている計算
機の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の航行警報装置を備えた操船システムの
ブロック図、第２図は第１図における海図情報の表示画
面の一例を示した説明図、第３図は本発明の警報処理を
示したフローチャート、第４．５図は方位角に基づいた
本発明による境界線通過判別の原理説明図、第６図は距
離に基づいた本発明による境界線通過判別の原理説明図
である。 １：ジャイロコンパス ２：音波ログ ３：ロラン受信器 ４：′＃星航法受信装置 ５：船位計算部 ６：海図データ記憶部 ７：予定航路設定部 ８；自動航行制御部 ９：自動操舵装置 １０：舵取機 １１：船体 １２：警報・表示装置 １３：レーダ装置 １４：カラーグラフィックディスプレイ１５：データデ
ィスプレイ １６：警報表示器 １７：海岸線 １８：２０＋１１等深線 １９：進入禁止線 ２０：海交法適用境界線（海上交通安全法適用境界線） ２１：固定物標 ２２：自船 ２３：航跡 ２４：境界線 手続補正書く自制 昭和６０年７月２６日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２点間を結んだ直線で与えられる境界線設定デー
   タを含む海図データを発生する海図データ発生手段と、
   自船位置を検出する船位検出手段と、前記境界線を形成
   する２点のそれぞれと自船位置とを結んだ直線の距離及
   び各直線の方位角を計算し、いずれかの距離または方位
   角が予め定めた閾値以下のとき境界線通過警報を出力す
   る警報手段とを備えたことを特徴とする航行警報装置。
2. （２）前記境界線は、等深線、進入禁止線又は海上交通
   安全法適用線であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の航行警報装置