JPS6130000A - 船舶の自動衝突予防装置 - 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） 本発明は船舶の自動衝突予防装置に関するものである。

（従来技術） 従来、自船が航行する海域にある船舶や海洋構造物など
の他物標と自船との衝突を回避するため各種の自動衝突
予防装置が実用化されて来た。これらを大別すると、（
ａ）他物標の過去の航跡を表示するようにした航跡表示
方式（第６図参照）、（ｂ）他物標の将来の予想針路と
現在の船速をヘクトル表示するようにしたベクトル表示
方式（第７図参照）、（Ｃ）上記ベクトル表示方式に予
想危険範囲を付加して表示するようにした予想危険範囲
表示方式（第８図参照）、０３種頻に分類される。

上記（ａ）及び（ｂ）の方式は自船の予定針路と予定船
速を入力し、各物標との間の相対針路、ＣＰＡ　（最接
近点）　、ＴＣＰＡ　（最接近点に至る時間）等を演算
することにより避航が可能な針路及び船速をｔｒｉａｌ
　ａｎｄ　ｅｒｒｏｒによって見は出す方式である。こ
の針路及び船速を見は出すためには、追尾中の各物標毎
に、上記の演算を繰返し行なう必要があり、煩雑である
。また、即座に自船の避航針路が分からないので、効果
的な避航操船が困難である。

上記（Ｃ）の方式は各物標の予想針路上にあらかじめ設
定された自船と物標間の避航距離に基いて予想危険範囲
を表示する方式である。上記避航距離の設定に関しては
、操船者が自動衝突予防装置に付属される各種センサの
誤差を考慮してその距離を決め、手動にて設定する必要
があり、避航距離の設定は操船者の勘に依るところが大
きい。

実際の操船では航行海域の風向・風速や視界などの気象
状態及び海図情報を考慮して安全かつ効率的な避航操船
を行なう必要があるが、上記いずれの方式も気象海象状
態や海図情報は考慮されていない。霧、・豪雨、砂あら
し等による狭視界時には他物標との間に十分な距離をお
いて操船する必要がある。一方、多物標が存在する航路
を効率よく操船することも経済的見地より必要である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の諸問題に鑑みてなされたもので、自船
と他物標との衝突が予想される予想危険範囲をレーダ装
置、ジャイロ及びログからの情報や信号のみに基いて設
定することから生じる問題点、即ち風向・風速や視程な
ど気象状態や海図情報が考慮されていないことによる精
度低下による危険性、避航操船の低即応性と低効率性な
どの諸問題を解消しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の船舶の自動衝突予防装置は、自船が航行する海
域の物標を検出するレーダ装置とジャイロとログとを備
え、これらからの検出信号を受ける予想危険範囲設定装
置で自船と物標との衝突が予想される危険範囲を設定す
るようにした船舶の自動衝突予防装置において、海図情
報を記憶させる海図記憶手段と、風向風速を検出する風
向風速検出手段と、視程を検出する視程検出手段とを備
え、これら３手段からの信号をも用いて予想危険範囲設
定装置で予想危険範囲を設定するようにしたものである
。

上記予想危険範囲設定装置は、必要に応じて例えば、船
位測定装置からの自船位置信号とジャイロからの方位信
号とログからの船速信号を受けて自船の位置を演算する
自船位置演算手段と、レーダ装置からの物標信号及びジ
ャイロからの方位信号と自船位置演算手段からの自船位
置信号とを受けて物標の位置を演算する物標位置演算手
段と、物標位置演算手段からの物標位置信号と海図記憶
手段からの海図情報を受けて移動物標か静止物標かを識
別する移動物標静止物標識別手段と、移動物標静止物標
識別手段からの移動物標位置信号とログからの船速信号
を受けて移動物標の速度を演算すると共に移動物標を捕
捉・追尾する物標捕捉追尾手段と、ログからの船速信号
と自船位置演算手段からの自船位置信号と物標捕捉追尾
手段からの移動物標位置・速度信号を受けて移動物標の
予想針路と衝突位置を演算する物標予想針路衝突位置演
算手段と、風向風速検出手段とジャイロとログからの信
号を受けて真風向・真風速を演算する真風向真風速演算
手段と、視程検出手段からの信号を受けて視程を演算す
る視程演算手段と、物標捕捉追尾手段からの移動物標の
位置・速度信号及び物標予想針路衝突位置演算手段から
の移動物標の予想針路・衝突位置信号及び真風向真風速
演算手段からの真風向・真風速信号及び視程演算手段か
らの視程信号を受けて予想危険範囲を演算する予想危険
範囲演算手段とで構成することが出来る。

（作用） 本発明は、以上のように海図記憶手段からの海図情報及
び風向風速検出手段からの検出信号に暴いて得られる真
風向真風速及び視程検出手段からの検出信号に基いて得
られる視程を用いて予想危険範囲が設定されるのである
が、海図情報に基いてレーダ装置で捕捉される物標が移
動物標か静止物標か判別され、真風向真風速を用いこれ
らの影響を加味して予想危険範囲が適宜設定され、視程
を用い視程の大小に応じて予想危険範囲が狭く或いは広
く設定される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

この船舶の自動衝突予防装置は、簡単に説明すると自船
の航行海域にあって航行中の船舶・海洋構造物など自船
と衝突する危険のある船舶等を捕捉して追尾しながらそ
の予想針路及び自船との衝突位置を求めると共に、その
予想衝突位置の周囲に予想危険範囲を設定するようにし
たものであるが、この予想危険範囲を設定するのに海図
情報及び気象状態（風向風速と視程）を加味すると共に
、上記予想危険範囲を設定するパラメータとして、移動
物標の個性（サイズ、速度、針路）及び自船の個性（サ
イズ、運動性能、積荷の軽重・種類など）をも加味し、
自船の個性に応じてこれらのパラメータを重み付けする
ことにより実用的且つ合理的で操船者の経験と勘に依存
しないような予想危険範囲を設定するようにしたもので
ある。

この船舶の自動衝突予防装置は、第１図に示すように自
船が航行する海域の船舶・海洋構造物・陸地等（以下、
物標という）の自船に対する方位と距離とを検出するレ
ーダ装置１と、自船の方位を検出するジャイロ２と自船
の船速を検出するログ３と、自船の直下の水深を検出す
る測深儀４と、海図情報（水深と必要に応じて潮流も含
む）を記憶する海図記憶手段５と、風向風速計６と、霧
・雨・砂塵などに応じて変化する視程を検出する視程セ
ンサ７と、自船の位置を検出する船位測定装置２１と、
これらからの情報や信号を受けて自船と物標とが衝突す
る危険性のある予想危険範囲を設定する予想危険範囲設
定装置８と、予想危険範囲の設定に用いられる自船の個
性を表わす諸パラメータに重み付けする範囲決定要素重
み付設定器９と、予想危険範囲設定装置８で設定された
予想危険範囲を表示するＣＲＴの表示器１０とから構成
される。

尚、上記レーダ装置１としては、通常の船舶用レーダ装
置以外に、パルス幅圧縮レーダ装置やビーム幅圧縮レー
ダなどを用いることも考えられるし、又物標サイズをよ
り正確に検出するために合成開口レーダなどを併用する
ことも考えられる。

尚、上記船位測定装置２１は、人工衛生からの信号を受
けて自船位置を測定する装置或いは地上の複数発信局か
らの電波を受けて自船位置を測定する装置である。

上記予想危険範囲設定装置８は、自船位置演算手段２０
と、物標位置演算手段１１と、移動物標静止物標識別手
段手段１２）物標サイズ識別手段１３と、物標捕捉追尾
手段１４と物標予想針路衝突位置演算手段１５と、可航
域判別手段１６と、真風向真風速演算手段１７と、視程
演算手段１８と、予想危険範囲演算手段１９とから構成
される。

自船位置演算手段２０においては、船位測定装置２１か
らの自船位置信号とジャイロ２からの方位信号とログ４
からの船速信号とを用いて自船の位置（海図と共通の静
止座標系における位Ｗ）が演算される。

物標位置演算手段１１においては、レーダ装置ｌのパル
ス発受信機１ａから時々刻々変化する各物標の自船に対
する方位と距離を表わす物標信号を受けると共にジャイ
ロ２からの自船の方位信号及び自船位置演算手段２０か
らの自船位置信号を受けて、各物標の位置（海図と共通
の静止座標系における位置）が演算される。

移動物標静止物標識別手段１２においては、海図記憶手
段５から海図情報を受けると共に物標位置演算手段１１
から各物標の物標位置信号を受けて、冬物標が移動物標
か静止物標かが識別される。

物標サイズ識別手段１３においては、レーダ装置１から
各物標の物標信号をうけると共に物標位置演算手段１１
から各物標の物標位置信号を受けて、冬物標のサイズが
識別される。

物標捕捉追尾手段１４においては、移動物標静止物標識
別手段１２から各移動物標についての移動物標位置信号
を受けると共にログ３から船速信号を受けて、自船の航
行海域にあってレーダ装置１で捕捉され得る限りの全て
の移動物標が個々に時々刻々捕捉されると共に、上記移
動物標のうち例えば自船から所定半径内にあって自船と
衝突する危険性のある複数の移動物標が過去例えば約１
０回のレーダ捕捉時の位置をメモ′リーしつつ更新して
いくことにより追尾され、更にこの追尾される各移動物
標の位置からその船速か演算される。

上記追尾される移動物標を以下「追尾移動物標」という
ものとする。

物標予想針路衝突位置演算手段１５においては、ログ３
からの船速信号と自船位置演算手段２０からの自船位置
信号とを受けると共に物標捕捉追尾手段１４から各追尾
移動物標の位置・速度信号を受けて時々刻々の各物標の
予想針路と各物標と自船との衝突位置が演算される。

上記衝突位置の演算について第２図により説明すると、
自船の船速ベクトルを■０、ある追尾移動物標の速度ベ
クトルをＶとすると、自船とこの物標とが衝突するとき
には自船に対する上記物標の相対速度ベクトルの方向は
点Ａから点０へ向う方向となることから、点ＢからＡＯ
点上の点Ｃへ自船の速度ベクトルＶＯと大きさが等しい
速度ベクトル−Ｖｏ’をとると、ベクトルＡＣが自船に
対する上記物標の相対速度ベクトルＶＲとして得られる
。

即ち、自船の位置０から上記速度ヘクトルーＶｏ’と反
対の方向（速度ベクトルＶｏ’の方向）へ針路をとる場
合には、点りにおい゛ζ自船と上記物標とが衝突するこ
とになる。つまり、上記衝突点りは物標の針路上におい
てこの物標の到達時間と自船の到達時間とが等しい点と
して求められることになる。この第２図の場合、自船が
仮にベクトルＶｏ’の方向へ針路をとれば点りの位置で
衝突することになる。この衝突点りは自船の針路と船速
及び物標の針路と船速とに応じて刻々移動することにな
る。

次に、可航域判別手段１６においては、海図記憶手段５
から海図情報を受けると共に移動物標静止物標識別手段
１２から航行海域の各移動物標の位置信号を受けて、自
船及び他の移動物標か航行することの出来る可航域が演
算され判別される。

上記可航域についての情報は、多数の島々が存在し水深
の浅い内海や水道（例えば瀬戸内海、紀伊水道、豊後水
道など）若しくは海峡（例えば、マラソカ海峡、ホルム
ズ海峡など）を航行する際にはその影響が大きく無視し
得ない情報である。

真風向真風速演算手段１７においては、風向風速計６か
らの検出信号とジャイロ２からの方位信号とログ３から
の船速信号を受けて、真風向真風速が演算される。

視程演算手段１８においては、視程センサ７から検出信
号を受けて視程が演算されるのであるが、上記視程セン
サ７は例えば船のレーダマストとフォアマストとに相対
向して設けられた一対の細いレーザ光線などを発する投
光器とフォトトランジスタや光電管などの受光器とから
構成され、霧・砂塵・雨・雪などの程度に応じて変化す
る受光器の電流から視程演算手段１８において視程が演
算される。

予想危険範囲演算手段１９においては、測深儀４からの
水深信号、物標サイズ識別手段１３からの物標サイズ信
号、物標捕捉追尾手段１４からの各追尾移動物標の位置
・速度信号、物標予想針路衝突位置演算手段１５からの
各追尾移動物標の予想針路及び衝突位置信号、可航域判
別手段１６からの可航域情報、真風向真風速演算手段１
７からの真風向真風速信号及び視程演算手段１８からの
視程信号を受けて、各追尾移動物標と自船との衝突位置
の周りに各領域の予想危険範囲が演算される。

上記各予想危険範囲は第２図に示すように衝突位置を中
心とする各半径Ｒの円内の領域ＤＡとして時々刻々演算
される。

そして、この予想危険範囲ＤＡは、上記の情報や信号以
外に自船の個性を表わす自船のサイズ・運動性能・積荷
の軽量と種類などをパラメータとして所定の評価関数を
用いて演算される。

この評価関数は、定性的には移動物標のサイズが大きい
とき、移動物標の速度が大きいとき、衝突位置が近いと
き、自船に対する移動物標の相対速度ベクトルＶＲの方
向の風速が大きいとき成いは視程−が小さいときには予
想危険範囲ＤＡを大きく設定するようになっている。

また、自船の個性を表わす諸パラメータについては、範
囲決定要素重み付設定器９を介して各パラメータに重み
付けすることにより、自船の個性に応じた予想危険範囲
ＤＡが設定される。

即ち、自船のサイズが大きいとき、運動性能が悪いとき
、積荷が重いとき或いは積荷が危険物や高価なものであ
るときには、予想危険範囲ＤＡが大きく設定される。

上記予想危険範囲演算手段１９において演算された予想
危険範囲ＤＡは表示器１０のＣＲＴ画面上に第３図また
は第４図に例示するように表示され、操船者はこのよう
に表示さた予想危険範囲ＤＡを確認しながら自船の針路
を適宜判断して安全且つ経済的な針路へ避航操船するこ
とができる。

尚、第３図には現在の最新の予想危険範囲ＤＡのみが表
示されているのに対し、第４図には最新の予想危険範囲
ＤＡの外に、現在から所定時間ｔ。

２ｔ、−ｎｔ経過後の予想危険範囲ＤＡも表示されてい
る。但し、予想危険範囲ＤＡは時々刻々演算され表示さ
れるから、画面上の情報は時々刻々変化していくことに
なる。

もっとも、操船者の操船に依らず自動操船装置で操船す
るような船においては、上記のように設定された予想危
険範囲ＤＡの情報は自動操船装置へ出力され、この情報
を用いて自動操船されることになる。

上記予想危険範囲設定装置８を構成する各演算゛手段等
はディジクルコンピュータと必要に応じて設けられるＡ
Ｄ変換器とで構成することが出来る。

尚、上記予想危険範囲設定装置８はディジタルコンピュ
ータ及び各検出手段からの各検出信号をＡＤ変換するＡ
Ｄ変換器等を用いて構成してもよく、その場合符号１１
〜２０の各手段が果す各機能はコンピュータに入力され
記憶された各プログラムで実行されることになる。

上記の場合、予想危険範囲設定装置８で実行される演算
等についての概略フローチャートを第５図に示す。但し
、物標サイズの識別とデータの記憶、可航域判別とデー
タの記憶、真風向真風速の演算とデータの記憶、視程演
算とデータの記憶については、適宜のタイミングで割込
み処理にて実行されるものとする。

上記フローチャートに示された一連の演算は、レーダ装
置１のレーダスキャナ１ｂが所定微小角度旋回する所定
微小時間毎に実行してもよいし、或いは物標を捕捉した
信号が出力される都度実行してもよい。

尚、上記のように予想危険範囲設定装置８をディジタル
コンピュータで構成する場合には、予想危険範囲設定装
置８に海図記憶手段５の機能をも付与することも十分可
能であり実用的である。

（発明の効果） 本発明は、以上のようにレーダ装置１、ジャイロ２及び
ログ３からの信号以外に、船舶の避航操船に影響の大き
い風向風速と視程の信号及び海図情報を用いて予想危険
範囲を選定するようにしたので、より現実に即応して精
度が高く実用的で且つ操船者の勘に依存しない予想危険
範囲を設定することができ、この予想危険範囲に基いて
安全かつ経済的な針路を選び迅速に゛避航操船すること
ができる。

しかも、上記予想危険範囲は操船者の経験・勘を加味す
ることなく合理的・科学的に設定されるもので、自動操
船にとって不可欠のものである。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第５図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は全体構成を示すブロック図、第２図は自船
と他の移動物標との衝突位置を演算する演算方法を示す
説明図、第３図及び第４図は各々表示器に表示された予
想危険範囲の表示例を示した図、第５図はコンピュータ
で構成された予想危険範囲設定装置で実行される各ステ
ップを示す概略フローチャート、第６図〜第８図は各々
従来装置の表示器への表示例を示した図で、第６図（ａ
）は自船に対する相対針路、（ｂ）は真の針路を示し、
第７図（ａ）は自船に対する相対針路、（ｂ）は真の針
路を示すものである。 １・・レーダ装置、　　２・・ジャイロ、　　３・・ロ
グ、　５・・海図記憶手段、　６・・風向風速計、　７
・・視程センサ、　８・・予想危険範囲設定装置、　１
１・・物標位置演算手段、　１２・・移動物標静止物標
識別手段、　１４・・物標捕捉追尾手段、　１５・・物
標予想針路衝突位置演算手段、　１７・・真風向真風速
演算手段、１８・・視程演算手段、　１９・・予想危険
範囲演算手段、　２０・・自船位置演算手段、　ＤＡ・
・予想危険範囲、　２１・・・船位測定装置。 特許出願人　　川崎重工業株式会社 住友重機械工業株式会社 三菱重工業株式会社 社団法人　日本造船研究協会 第２図 第３図 出船 第４図 ｎｔム 図面ｆ）浄甚（白衣に変更なし） 第５図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自船が航行する海域の物標を検出するレーダ装置
   とジャイロとログとを備え、これらからの検出信号を受
   ける予想危険範囲設定装置で自船と物標との衝突が予想
   される危険範囲を設定するようにした船舶の自動衝突予
   防装置において、 海図情報を記憶させる海図記憶手段と、風向風速を検出
   する風向風速検出手段と、視程を検出する視程検出手段
   とを備え、これら３手段からの信号をも用いて予想危険
   範囲設定装置で予想危険範囲を設定するようにしたこと
   を特徴とする船舶の自動衝突予防装置
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載した船舶の自動衝突
   予防装置において、 上記予想危険範囲設定装置は、船位測定装置からの自船
   位置信号とジャイロからの方位信号とログからの船速信
   号を受けて自船の位置を演算する自船位置演算手段と、
   レーダ装置からの物標信号とジャイロからの方位信号と
   自船位置演算手段からの自船位置信号とを受けて物標の
   位置を演算する物標位置演算手段と、物標位置演算手段
   からの物標位置信号と海図記憶手段からの海図情報を受
   けて移動物標か静止物標かを識別する移動物標静止物標
   識別手段と、移動物標静止物標識別手段からの移動物標
   位置信号とログからの船速信号を受けて移動物標の速度
   を演算すると共に移動物標を捕捉・追尾する物標捕捉追
   尾手段と、ログからの船速信号と自船位置演算手段から
   の自船位置信号と物標捕捉追尾手段からの移動物標位置
   ・速度信号を受けて移動物標の予想針路と衝突位置を演
   算する物標予想針路衝突位置演算手段と、風向風速検出
   手段とジャイロとログからの信号を受けて真風向・真風
   速を演算する真風向真風速演算手段と、視程検出手段か
   らの信号を受けて視程を演算する視程演算手段と、物標
   捕捉追尾手段からの移動物標の位置・速度信号及び物標
   予想針路衝突位置演算手段からの移動物標の予想針路・
   衝突位置信号及び真風向真風速演算手段からの真風向・
   真風速信号及び視程演算手段からの視程信号を受けて予
   想危険範囲を演算する予想危険範囲演算手段とで構成し
   たもの