JPS6369000A - 予測衝突危険範囲設定方法 - 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） 本発明は船舶における予測衝突危険範囲設定方法に関す
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
予防技術が実用化されて来た。これらを大別すると、ｆ
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４図参照）、（ｂ）他物標の将来の予想針路と
現在の船速をベクトル表示するようにしたベクトル表示
方式（第５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６図参照）、の３種類に分類される。

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、ＤＣＰＡ（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ｔｒｊａｌ
　ａｎｄ　ｅｒｒｏｒによって見つけ出す方式である。

この針路及び船速を見つけ出すためには、追尾中の冬物
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）の方式は予め設定された自船と物標間の避航
距離（航過距離）に基いて各物標の予想進路上に一律の
予測衝突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、操船者が避航距離を決定し、それを
外部から手動で設定しており、避航距離の設定は操船者
の勘に依るところが大きい。

（発明が解決しようとする問題点） 上記第６図の従来の予測衝突危険範囲の設定力法におい
ては、（１）他物標の遠近に関係なく一律に危険範囲を
表示するので、危険の度合が判りにくく、特に輻輳海域
では操船者が適切な避航操船を取り難いこと、（２）位
置・方位の計測誤差（センシング誤差）や自船の運動操
縦性能及び他物標のサイズから想定される運動操縦性能
が考慮されていないこと、（３）予測衝突危険範囲は他
物標の現針路の延長線上に表示されており、その他の物
標からの影響や陸地／水深の影響による変針は全く考慮
されておらず、そのため安全であるま一判断された領域
にも他物標の変針による危険範囲が存在する虞がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法は、自船と、レ
ーダーで捉えられる自船周囲の船舶等の物標との位置及
び速度で決まる衝突危険線上に、上記レーダーから得ら
れる物標の位置情報（位置及び針路）と、レーダーやジ
ャイロコンパスで測定する際に生じる位置・方位測定誤
差と、自船と物標との運動操縦性能とに基いて避航操船
のための予測衝突危険範囲を設定するものである。

実施例に係る第１図に基いて詳しく説明すると、自船１
と物標２との位置及び速度とに基いて衝突危険線３（自
船と物標の到達時間の等しい点の軌跡）が決まる。

自船１の針路はジャイロコンパスから得られる測定針路
に位置・方位測定誤差（±α）を加味した範囲である。

これと同様に、物標２の針路はレーダーから得られる位
置情報に基く測定針路に位置・方位測定誤差（±α）を
加味した範囲である。

従って、図中領域Ｚ１が衝突の危険性の最も高い領域で
あり、領域Ｚ２　・Ｚ３が衝突の危険性が比較的高い領
域である。

自船１の運動操縦性能から自船１が針路変更し得る範囲
が±βの領域であり、物標２のサイズ等から予測される
物標２の運動操縦性能から物標２が針路変更し得る範囲
が±β′の領域である。

従って、自船針路±βの領域と物標針路±β′の領域の
両方に含まれる領域Ｚ４が衝突の危険性のある領域であ
る。尚、上記領域７１〜Ｚ４以外の領域は衝突の危険性
のない領域である。

尚、ここでは自船１の周囲の１物標２を対象として説明
したが、自船１の周囲の全部の物標２に対して上記予測
衝突危険範囲が時々刻々設定される。

（作用） 本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法においては、以
上説明したように、衝突危険線上に、自船に対する物標
の位置情報と位置・方位測定誤差と運動操縦性能とに基
いて予測衝突危険範囲を設定するので、実際に衝突する
危険性のある予測衝突危険範囲を的確に設定することが
出来、この予測衝突危険範囲を避けて航行すれば衝突の
危険を確実に回避することが出来る。

（発明の効果） 本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法によれば、以上
説明したように、予測衝突危険範囲を危険の度合に応じ
て設定表示することも可能なので操船者に適切な避航対
象領域を与えることが出来ること、他物標の運動操縦性
能を加味しその針路変更の可能性を含めて予測衝突危険
範囲を設定するので従来方法のように他物標の針路変更
によって突然に危険範囲が現われることがないこと、衝
突危険線までの到達時間を考慮し所定時間内に限定する
ことにより衝突の危険性が有り得ないような遠方の物標
に対する危険範囲の設定を省略できるので、データの演
算処理においてもまた操船の面でも有利であること、な
どの効果が得られる。

（実施例） 以下、本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法の実施例
及び予測衝突危険範囲設定装置の実施例について図面に
基いて順に説明する。

先ず、予測衝突危険範囲設定方法について、第１図に基
いて説明する。

自船１の位置及び船速と、レーダーで捉えられる自船周
囲の船舶や海洋構造物（以下、他船２という）の位置及
び船速くこれらはレーダーからのデータより得られる）
とに基いて、自船１と他船２との衝突危険線３を決定す
る。

この衝突危険線３とは、自船１と他船２の到達時間が等
しい点の円軌跡のことであり、次のようにして決定され
る。

即ち、自船１の位置を基準原点（０，Ｏ）、他船２の位
置を（ｘ＋、ｙＩ）、自船１の船速を■０、他船２の船
速を■１とすると、衝突危険線３の中心座標（Ｘｏ　、
　Ｙｏ　）　、衝突危険線３０半径Ｒは次式で求めるこ
とが出来る。

（ｘ、　、　　ｙｏ）＝　　［（ＩＡ）（Ａ　　＋Ｂ）
、（ＩＡ）（ｃ　　＋ｏ）］但し、Ａ　＝ＶＯＸ＋／（
シ０４−Ｖｌ）　　、Ｂ−νｏｘ１／（ｖｏ　　Ｖ＋）
　　、Ｃ＝Ｖｏｙ＋／（Ｖｏ＋Ｌ）　、Ｄ　＝ｖｏｙ＋
／（ｖｏ−Ｖ、）、尚、自船１と他船２の船速が等しい
場合には、衝突危険線３は両船間を結ぶ線の垂直２等分
線となる。

次に、自船１の針路（直線り。）上船首方向に対して±
αの角度をなす線Ｅ、・Ｆ２及び±βの角度をなす線Ｆ
、・Ｆ２を設定するとともに、他船２の針路（直線り、
）上船首方向に対して±αの角度をなす線Ｇ１　・Ｇ２
及び±β′の角度をなず線Ｈ１・Ｆ２を設定する。

上記角度αはレーダーやジャイロコンパスなどで位置や
方位を測定する際に生じる測定誤差（センシング誤差）
に相当する角度とする。上記角度βは自船ｌが短時間で
針路変更し得る最大角度とするが、この角度βは自船１
の運動操縦性能に応じて定まるものである。上記角度β
′は他船２のサイズ等を考慮して他船２が短時間のうち
に針路変更し得る最大角度とするが、この角度β′は他
船２の運動操縦性能に応じて定まるものである。

上記衝突危険線３上において、直ｖＡＥ　Ｉ　とＦ２の
間に含まれ且つ直線Ｇ、とＧ２の間に含まれる領域Ｚ＋
　は、衝突の危険性の最も高い領域であり、直線Ｅ１と
Ｆ２の間の領域Ｚ２　（但し、領域Ｚ１を除く）及び直
線Ｇ１とＧ２の間の領域Ｚ３　　（但し、領域Ｚ１を除
く）は衝突の危険性の比較的高い領域であり、直線Ｆ１
とＦ２の間に含まれ且つ直線Ｈ１とＦ２の間に含まれる
領域Ｚ４　（但し、領域Ｚｌ　’Ｚｚ　　・Ｚ３を除く
）は衝突の危険性が有り得る領域であり、領域２１〜Ｚ
４以外は衝突の危険性のない領域である。

上記のように、衝突危険線３を決定後、この衝突危険線
３上に予測衝突危険範囲としての領域Ｚ１〜Ｚ４を設定
し、領域Ｚ１と領域Ｚ２　・Ｚ３と領域Ｚ４とを区分し
て設定するものとする。

上記予測衝突危険範囲を回避するように避航操船すれば
、他船２との衝突を防ぐことが出来る。

次に、上記予測衝突危険範囲設定方法の実施に供する予
測衝突危険範囲設定装置について説明する。

この船舶の予測衝突危険範囲設定装置は、第２図に示す
ように自船が航行する海域の船舶・海洋構造物（以下、
他船という）の自船に対する方位と距離とを検出するレ
ーダ装置４と、自船の方位を検出するジャイロ５と自船
の船速を検出するログ６と、自船の位置を検出する船位
測定装置７と、これらからの情報や信号を受けて自船と
他船とが衝突する危険性のある予測衝突危険範囲を設定
する予測衝突危険範囲設定コントロールユニット８と、
予測衝突危険範囲設定コントロールユニット８で設定さ
れた予測衝突危険範囲等を表示するＣＲＴを備えた表示
装置９とから構成される。

上記レーダ装置４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。

上記船位測定装置７は、人工衛星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。

上記予測衝突危険範囲設定コントロールユニット８は、
自船位置演算手段１０と、他船位置演算手段１１と、他
船捕捉追尾手段１２と、他船予測針路・衝突危険線演算
手段１３と、他船サイズ識別手段１４と、予測衝突危険
範囲演算手段１５と、衝突危険線到達時間演算手段１６
とを備えている。

自船位置演算手段１０においては、船位測定装置７から
の自船位置信号とジャイロ５からの方位信号とログ６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
座標系における位置）が演算される。

他船位置演算手段１１においては、レーダ装置４のパル
ス発受信機４ａから時々刻々変化する各他船の自船に対
する方位と距離を表わす他船信号を受けると共にジャイ
ロ５からの自船の方位信号及び自船位置演算手段１０か
らの自船位置信号を受けて、各他船の位置（海図と共通
の静止座標系における位置）が演算される。

他船捕捉追尾手段１２においては、他船位置演算手段１
１から他船位置信号を受けて、自船の航行海域にあって
レーダ装置４で捕捉され得る限りの全ての他船が個々に
時々刻々捕捉されると共に、上記他船のうち例えば自船
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
数の他船が過去例えば約１０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
この追尾される各他船の位置からその船速が演算される
。

他船予測針路・衝突危険線演算手段１３においては、自
船位置演算手段１０からの自船位置信号とログ６からの
船速信号とを受けるとともに他船位置演算手段１１から
の他船位置信号と他船捕捉追尾手段１２からの他船船速
信号とを受けて、自船に対する時々刻々の各他船の予測
針路及び各他船と自船との衝突危険線が演算される。

他船サイズ識別手段１４においては、レーダ装置４から
各他船の他船信号をうけると共に他船位置演算手段１１
から各他船の他船位置信号を受けて、各他船のサイズが
識別される。

予測衝突危険範囲演算手段１５においは、自船位置演算
手段１０からの自船位置信号と、他船位置演算段１１か
らの他船位置信号と、他船予測針路・衝突危険線演算手
段１３からの他船予測針路信号及び衝突危険線信号と、
他船サイズ識別手段１４からの他船サイズ信号とを受け
て、衝突危険線上に予測衝突危険範囲が演算される。

この場合、レーダー装置４やジャイロ５による位置・方
位測定誤差（±α）については予め設定入力された値が
用いられ、自船の運動操縦性能（±β）については予め
設定入力された値が用いられ、他船の運動操縦性能（±
β′）については他船サイズ信号に基いて演算される値
が用いられる。

衝突危険線到達時間演算手段１６においては、ログ６か
らの自船船速信号と、他船捕捉追尾手段１２からの他船
船速信号と、予測衝突危険範囲演算手段１５からの危険
範囲信号とを受けて、予測衝突危険範囲に到達するまで
の衝突危険線到達時間が演算される。

表示装置９のＣＲＴ制御手段９ａは図示のような各種の
信号を受けて、第１図のように自船位置と、自船針路、
自船から遠くない各他船についての他船位置及び他船針
路及び衝突危険線及び予測衝突危険範囲（領域７１〜Ｚ
４）及びその予測衝突危険範囲までの到達時間等を時々
刻々ＣＲＴ９ｂに表示する。

この場合、予測衝突危険範囲は危険の度合に応じて表示
されるので、操船者はＣＲＴ９ｂの表示情報に基いて避
航すべき針路を容易に決定することが出来る。

上記予測衝突危険範囲設定コントロールユニット８を構
成する各演算手段等はディジタルコンピュータと必要に
応じて設けられるＡＤ変換器とで構成することが出来る
。

尚、上記予測衝突危険範囲設定コントロールユニット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ＡＤ変換器等を用いて構成してもよ
く、その場合符号１０〜１６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、予測衝突危険範囲設定コントロールユニッ
ト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３図に示す。

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４のレーダスキャナ４ｂが所定微少角度旋回する所定
微少時間毎に実行してもよいし、或いは他船を捕捉した
信号が出力される都度実行してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係るもので、第１図は予測衝突
危険範囲設定方法を説明する説明図、第２図は予測衝突
危険範囲設定装置の全体構成図、第３図は予測衝突危険
範囲設定の各ステップを示す概略フローチャー１−１第
４図〜第６図は各々従来技術の表示器への表示例を示し
た図で、第４図（ａ）は自船に対する相対針路、（ｂｌ
は真の針路を示し、第５図ｆ８）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。 ■・・自船、　２・・他船、　３・・衝突危険線、Ｚ、
〜Ｚ、・・予測衝突危険範囲。 第１図 第３図 □

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自船と、レーダーで捉えられる自船周囲の船舶等
   の物標との位置及び速度で決まる衝突危険線上に、 上記レーダーから得られる物標の位置情報と、位置・方
   位測定誤差と、自船と物標との運動操縦性能とに基いて
   避航操船のための予測衝突危険範囲を設定することを特
   徴とする予測衝突危険範囲設定方法。