以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１ａに示されるように、本発明に係る操船支援システム（Ｐｏｒｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；略してＰＴＭＳという）の一実施形態は、港湾管理センタ等の地上部或いは海上部に設置された管理サーバ１と、このシステムを利用する船に搭載された端末２とから構成される。管理サーバ１と端末２との間は、直接或いは基地局（図示せず）を介して無線通信することができるので、管理サーバ１の設置場所は遠隔地であってもよい。ここでは、説明を簡単にするため、通信には携帯電話回線を使用するものとする。なお、本発明に係る操船支援システムは、管理サーバ１を設置せず、図１ｂに示されるように、端末２が相互に通信を行う形態でも実施できる。また、後述のように各船のＡＩＳ装置８がそれぞれチャンネル（スロット又は帯域）を確保して相互に通信をすることができるので、その通信文の中に端末相互間の通信事項を格納するという形態でも本発明は実施できる。以下では、管理サーバ１を設置した形態について説明する。
管理サーバ１には、各船から収集した予定航路の情報をデータベース（図示せず）に蓄積する機能、その収集した全船の予定航路の情報を各船へ配信するべく通信文を作成する機能、各船からの終了通知に応じて予定航路の情報を抹消する機能などが搭載される。各船から受信した通信文中の船識別符号（ＩＭＯ識別符号、ＭＭＳＩ識別符号など）を確認する等の通信やセキュリティに関する機能は当然、搭載されているものとする。
端末２は、汎用的なパーソナルコンピュータで実現することができる。ここでは、操船者等のオペレータが携帯するタブレット入力型コンピュータを携帯端末２とする。この携帯端末２は、オペレータが操作するスタイラスペン（マウス、トラックボール、キーボードなどでもよい）等の端末操作部３、後述するＡＩＳ情報を保持しているＡＩＳ装置からオンライン（無線ＬＡＮも含む）でＡＩＳ情報を獲得するオンライン入力部４、電子海図等を表示するための文字やダラフィックが表示可能な液晶表示部５、電子海図情報等の記憶データを提供するデータベース部６、内蔵又は外付けの携帯電話機７などからなり、入力操作に応じて予定航路の情報を編集する機能、予定航路の情報に船識別符号を付加して通信文を作成する機能、管理サーバから配信された全船の予定航路の情報を電子海図画面上に表示する機能、刻々の全船の予測位置を計算する位置予測機能、自船と他船との近接状況を予測する近接状況予測機能などが搭載される。これらの機能の詳細やここには記さなかったその他の機能については、動作説明の中で明らかにしていく。それぞれの機能は、携帯端末２がプログラムを実行することにより実現される。
ＡＩＳ装置８は、測位器（例えば、ＧＰＳ）・ジャイロ等の船用各種測器９に接続されているセンサ入力部、船固有の情報を格納している固有情報格納部、国際条約により規定されている自動船舶認識システム（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ；ＡＩＳ、Ｕ−ＡＩＳとも言う）に加入しているＡＩＳ通信部などからなり、常時、測位器により自船の現在位置を認識し、ジャイロにより船首方位を認識し、測位結果の時間的変化から対地針路及び対地速力（対地速度と同義）を算出し、固有情報部からは自船の船名、船の長さ、船種、船識別符号等を呼び出してこれらのＡＩＳ情報を通信文に書き込むことにより、ＡＩＳ装置を具備する船同士間でＡＩＳ情報を交換し、得られた他船のＡＩＳ情報を携帯端末に提供することができる。なお、ＡＩＳは、時分割方式等の多重通信方式により、各船がスロット又は帯域を確保して通信を行うものである。ＡＩＳの通信は、定期的に、例えば、少なくとも１２秒に１回の割合で行われる。自船のデータについては１秒に１回の割合で通信を行うことができる。
また、船には、本操船支援システムとの直接的なつながりはないが、ＶＨＦ帯の電波を使用したＶＨＦ電話機１０が搭載されており、操船者が他船の操船者との間で通話をすることができる。
図１ａ、図１ｂ、図１ｃそれぞれの操船支援システムの概略の動作を図２により説明する。
まず、ステップＳ２１では、オペレータが携帯端末２の電子海図画面において、自船の予定航路を作成し、その予定航路を管理サーバ１に携帯電話回線を介して送信する。
ステップＳ２２では、管理サーバ１が各船から（詳しくは、各船の携帯端末からであるが、以下では、携帯端末の語を省くことがある）送信された予定航路をまとめて管理し、ある船から新しい予定航路を受信したときに、全ての船の予定航路を各船に携帯電話回線を介して送信する。
ステップＳ２３では、各船の携帯端末２が電子海図画面上に受信した全ての船の予定航路およびＡＩＳ情報として得られた全ての船の位置や対地速力ベクトル等を表示する。なお、ＡＩＳ情報は、定期的な送受信により最新のものに自動更新されている。
ステップＳ２４では、船内オペレータが危険船の判定を行うかどうかを意思決定する。危険船の判定を行わない場合には、本手順を終了する。以後、ステップＳ２１に戻り、この手順全体を繰り返す。危険船の判定を行う場合には、次のステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５では、携帯端末２が自船と全ての他船の今後の予測位置を自船及び各他船の現在位置、対地速力、予定航路に基づいて計算し、自船と危険な遭遇状態となる他船（これを危険船という）を判定する。なお、危険船の定義は法によって定められているが、本発明による危険船の判定は法定の危険船の定義をほぼ満足するものである。
ステップＳ２６では、船内オペレータが危険な遭遇状態となる他船とＶＨＦ電話１０により交信し、予定航路や速度の変更を協議する。以後、ステップ２１に戻り、この手順全体を繰り返す。
以下、詳しい動作を説明する。
本発明は、港湾やその近接海域、海峡、運河等の水上を航行（停泊、曳航も含む）する全ての船に適用できるが、ここでは港湾を利用する目的で、入出港する船を例にして説明する。
入港船においては、港の航路の入口に所定距離、例えば、５海里まで近付いたら、携帯端末２の液晶表示部５に表示した電子海図画面に端末操作部３を適用して、現在位置からバース（泊地）までの予定入港航路の情報（１以上のウェイポイントからなる）を入力する。
一方、出港船においては、離岸前に、携帯端末２の液晶表示部５に表示した電子海図画面に端末操作部３を適用して、バースから港の航路の出口外所定距離、例えば、５海里までの予定出港航路の情報（１以上のウェイポイントからなる）を入力する。
ここで、港の航路とは、港毎に定められている航行可能な領域のことであり、入港用・出港用それぞれ有限の幅、長さを持つ領域が規定されている。入港用の領域の港から見て外側を港の航路の入口といい、出港用の領域の港から見て外側を出口という。これに対して船の航路とは、船が通過する経路（軌跡）のことである。ウェイポイントは、船の航路を複数の線分の繋がりで表したときの各線分の端点のことである。オペレータが電子海図画面上で端末操作部３を移動させつつ、複数のウェイポイントを順次指定していくと、携帯端末２の編集機能が各ウェイポイントの座標を記憶すると共に電子海図画面には線分を表示することにより、折れ線状の航路を作成することができる。
携帯端末２は、入力された予定航路の情報を船識別符号と共に携帯電話回線を介して管理サーバ１へ送信する。その通信フレームフォーマットの一例を図３に示す。図示のように、携帯端末２から管理サーバ１への通信フレームには、船識別符号３１とウェイポイント３２を順に並べたウェイポイント列３３とが含まれる。ウェイポイント３２は、緯度３４と経度３５とからなる。
一方、ＡＩＳ装置８は、測位器により自船の現在位置を認識し、ジャイロにより船首方位を認識し、測位結果の時間的変化から対地針路及び対地速力を算出すると共に、固有情報部からは自船の船名、船の長さ、船種、船識別符号等を呼び出してこれらのＡＩＳ情報を通信文に書き込む。ＡＩＳ装置８は、このＡＩＳ情報（自船の現在位置、船首方位、対地針路、対地速力、船名、船の長さ、船種、船識別符号等）を定期的に送信し、他船のＡＩＳ情報を受信することにより、最新の全船のＡＩＳ情報を獲得している。ＡＩＳ情報の通信フレームフォーマットの一例を図４に示す。図示のように、ＡＩＳ情報の通信フレームには、現在位置４１、船首方位４２、対地針路４３、対地速力４４、船名４５、船の長さ４６、船種４７、船識別符号４８が含まれる。なお、測位器で得た現在位置は、厳密には船内の測位器設置箇所の位置であるので、船幅と、船長・船幅に対する相対的な測位器設置位置とをＡＩＳ情報に含めるとよい。これにより、相手側では、船の先端や後端の位置まで正確に認識できる。
管理サーバ１は、各船の携帯端末２から通知された予定航路の情報をデータベースに蓄積し、各船内端末に対し携帯電話回線を介して、全船の予定航路の情報（船識別符号で区切ったウェイポイント列）を配信する。その通信フレームフォーマットの一例を図５に示す。図示のように、管理サーバ１から携帯端末２への通信フレームは、船毎の情報を順に並べたものであり、１つの船の情報は船識別符号３１とウェイポイント列３３とからなる。
なお、管理サーバ１には次々と新しい船から予定航路の情報が集まってくるが、既に航行を終えた古い船の情報は不要である。そこで、船のオペレータは、予定入港航路又は予定出港航路の航行終了時に携帯端末２より管理サーバ１へ航行が終了した旨を通知する。管理サーバ１は、終了が通知された船については予定航路の情報をデータベースから除去する。これにより、管理サーバ１が送信する通信フレームが無駄に長くなることが防止される。
ここまでの動作により、携帯端末２には、管理サーバ１から送られた全船の予定航路の情報と、各船から送られたＡＩＳ情報とが格納されていることになる。予定航路の情報とＡＩＳ情報とには、世界共通の船識別符号（ＩＭＯ識別符号、ＭＭＳＩ識別符号など）が含まれているので、これらを照合することにより、同じ船に関する２つの別系統の情報を合成することができる。つまり、携帯端末２は、ひとつひとつの船について予定航路情報とＡＩＳ情報とを用いて、現在位置、船首方位、対地針路、対地速力、予定航路等を認識できる。そこで、携帯端末２は、液晶表示部５に各船の情報を以下のように表示する。
携帯端末２は、データベース部６より電子海図情報を読み出して任意の大きさの領域の電子海図を任意の縮尺で液晶表示部５に表示する。この表示画面を電子海図画面という。電子海図画面の一例を図６に示す。図では陸海の境界線６１だけを描いたが、実際の表示画面では陸、海、図示しない海底地形などを適宜に着色することによって視覚的な判別をしやすくするのは勿論である。また、図示しないが灯台、標識、港の航路などを適宜なシンボルで表示するのは勿論である。縦横に経線・緯線を表示してもよい。ここでは、図中の場所を特定するために縦横を区画し、座標Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ａ，ｂ，ｃを付記した。
携帯端末２は、この電子海図画面上に各船の情報を表示する。例えば、船６２，６６，６７，６９は舟型或いは長方形のシンボルで表し、そのシンボルを現在位置に相当する画面上位置に配置することで現在位置を表示する。船６２が自船、船６６，６７，６９が他船である。それぞれの船首方位はシンボルの向きで表す。また、対地針路と対地速力は対地速度ベクトル６３として矢印で表す。ただし、図６の例では、シンボルの大きさ及び矢印の大きさを各船とも均一にして表示している。自船６２の予定航路（通過済みの部分も含む）６４は、ウェイポイント６５，６５を結んだ折れ線で表す。他船６９の予定航路６８は、通信で知り得たウェイポイント６５，６５を結んた折れ線で表す。携帯端末２を搭載していないがＡＩＳ装置８は搭載している船６７については、予定航路の情報は得られないので予定航路のない表示とする。任意の予定航路を非表示とすることができる。従って、例えば、船６２，６６だけに着目したいときには、それ以外の船の予定航路を消して船６２，６６の予定航路６４，６８だけが見えるようにすることができる。図６の電子海図画面は、各船が現在位置に表示されているので、現在位置画面という。
この電子海図画面に併せて、各船のＡＩＳ情報を文字表示してもよい。この例では、ＡＩＳ情報の文字表示は、電子海図画面が表示されている液晶表示部５上の別の区画（図中右側の空白部分）に表示されている。また、この文字表示の区画には、ＡＩＳ情報のほかに、表示中の海図画面種類、現在時刻、予測時刻などが表示される。ＡＩＳ情報は、電子海図画面中に、例えば、船６２，６６，６７，６９のシンボルの近傍にそれぞれの船の船識別符号を付随させるような表示方法もある。
次に、携帯端末２は、予定航路情報とＡＩＳ情報とにより、現在以降（例えば、現在から自船が入・出港を完了するまでの間）の刻々の全船（自船及び他船）の予測位置を計算し、所望の時刻の予測位置を電子海図画面上に表示する。図７は、図６の現在状況から約１０分後の予測状況を、図８はさらに約４分後の予測状況を表している。これらの予測位置画面では、各船のシンボルを現在位置については濃色、予測位置については淡色というように、視覚的な区別がつくように表すとよい（図では予測位置を白抜きで描いた）。また、予測位置画面では、シンボルの大きさは、各船の船の長さに比例させるとよい。図６、図８を見ると、船６９は大型船であることがわかる。また、図８を見ると、今から約１４分後には自船６２にとって船６９との位置関係が要注意となることがよくわかる。船６６、船６７との位置関係は、現在から将来にかけて問題が無いことがわかる。なお、ここでは予測位置画面を２つの将来時刻について別々に示したが、実際には予測位置画面は現在位置画面から開始して実時間よりも速い時間で連続的に予測状況が変化するように表示するので、オペレータには電子海図画面上を各船が刻々と移動していく様子が見えることになる。
予測位置の算出手順は、次のようにするとよい。図９に示されるように、船９１の現在位置が正確に予定航路９２上にあるとは限らない。そこで、船の現在位置（厳密には測位器設置位置）９３から最寄りの予定航路線分９４に垂線９５を下ろし、その垂線９５と予定航路線分９４の交点を予測位置算出の開始点９６とする。この開始点９６から現在の対地針路（対地速度ベクトル９７）に沿って現在の対地速力を保って現在時刻から予測時刻までの間、航行したと仮定した到達点を求める。ただし、途中にウェイポイント９８があった場合、即ち、船の刻々の位置から予定航路線分９４に垂らした垂線９５がウェイポイント９８に来た場合、船９１はその次の予定航路線分９９と平行に針路を変え、対地速力は変えないものとして計算する。
なお、各船は、一度、管理サーバに通知した予定航路を随時、変更することができる。例えば、現在位置９３が旧予定航路から外れてしまった（オペレータ判断）場合などに、現在位置９３から始まる新しい予定航路を入力して通知する。管理サーバ１は、既に蓄積している予定航路の情報と同じ船識別番号が添付された予定航路の情報を受信した場合には、蓄積情報を更新し、各船に配信する。よって、各船においても、他船の予定航路が更新され、位置予測を最新の予定航路に基づいて行うことができる。
次に、携帯端末２は、各時刻における自船の予測位置と任意の他船の予測位置とから他船との近接状況を予測する。本実施形態では、近接状況の予測パラメータとして、ＳＪ値（Ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｊｕｄｇｅｍｅｎｔ Ｖａｌｕｅ；主観的衝突危険度）と、バンパーモデルによるバンパー値とを用いている。
ＳＪ値とは、操船者が他船に対して感じる主観的な衝突の恐れを数値化したものである。ここでは、ＳＪ値を以下のように計算する。
１）横切りの場合
１．自船が避航船の場合
ＳＪ＝６．００Ω＋０．０９Ｒ′−２．３２ （１）
２．自船が保持船の場合
ＳＪ＝７．０１Ω＋０．０８Ｒ′−１．５３ （２）
２）行会いの場合
ＳＪ＝６．００Ω＋０．０９Ｒ′−２．３２ （３）
３）追越しの場合
ＳＪ＝５４．４３Ω＋０．２４Ｒ′
−２．７７ｄＲ′／ｄｔ−０．７８４ （４）
ここで、ＳＪ：ＳＪ値
Ω＝｜ｄθ／ｄｔ｜ＬＯ／ＶＯ：無次元化した相対方位変化率
Ｒ′＝Ｒ／｛（ＬＯ＋ＬＴ）／２｝：無次元化した他船との距離
ｄＲ′／ｄｔ＝ＶＲ／ＶＯ：無次元化した相対速力
ｄθ／ｄｔ：相対方位変化率ｒａｄ／ｍｉｎ
ＬＯ：自船の長さｍ
ＶＯ：自船の速力ｍ／ｍｉｎ
ＬＴ：他船の長さｍ
ＶＲ：２船間の相対速力ｍ／ｍｉｎ
Ｒ：２船間の距離ｍ
つまり、ＳＪ値は、２船間の相対方位変化率と、２船間の距離と、２船間の距離変化率（相対速力）とを上記ＳＪ値計算式（１）〜（４）に入力すれば計算できる。相対方位の変化は両船の対地針路或いは予定航路から、２船間距離は両船の現在位置或いは予測位置から、距離変化率は両船の複数の予測時刻と予測位置とから計算できる。従って、これらの計算を実行する機能が携帯端末２に搭載されていることにより、携帯端末２はＳＪ値を計算することができる。
携帯端末２には、両船の予定航路がなす内角（交角という）を計算し、この交差角度を予め設定した判別値と比較して横切り、行会い、追越しを判別する機能が搭載されている。例えば、判別値を１０°、１７０°とすると、交差角度が１０°未満であれば追越し、１０°以上１７０°未満であれば横切り、１７０°以上であれば行会いという判別ができる。また、携帯端末２には、対地針路（または予定航路の前方）を基準とし、相手船の位置と自船の位置とを結ぶ線分の時計回り角度（見込み角という）が正であれば自船が避航船、負であれば自船が保持船と判別する機能が搭載されているので、相手船を右に見る船は避航船、左に見る船は保持船という航行の規定どおりの判別結果が得られる。
なお、上記ＳＪ値計算式中の各定数値は、公知の操船シミュレータを使って実験的に得たものであり、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。
操船シミュレータの実験において、多くの場合、ＳＪ値は＋３（極めて安全）から−３（極めて危険）までの値をとることが判った。そこで、ＳＪ値に対して適宜なしきい値を設定しておく。具体的なしきい値は後述する。
次に、バンパーモデルは、各船が自船の周囲に他船を入れたくないバンパーと呼ばれる領域を持っているものと仮定し、２船のバンパーが重なったら、衝突の危険があると判断するものである。バンパーの形状は、前方は前方向に長い半楕円、後方は半円としてもよいし、前方向に長い長方形としてもよい。例えば、船の長さがＬである船に対して前方向に６．４Ｌ、左右方向それぞれ１．６Ｌ、後方向１．６Ｌの距離を持つバンパーモデルを定義する。このようなバンパーモデルを適用するべく、携帯端末２には、電子海図画面上の自船及び任意の他船にそれぞれバンパーを設定し、そのバンパーを矩形状の図形で表す機能が設けられている。各船のバンパーを示す矩形は、前述の時間が連続的に進行する予測位置画面において各船に随伴して移動するよう表示するので、２船のバンパーが重なる瞬間を視認することが可能である。バンパーの矩形は表示せずともよく、携帯端末２が内部的に仮定している２船のバンパーが重なったときに、バンパー値＝「危険」とし、バンパーが重ならないときはバンパー値＝「安全」とするロジックがあればよい。
以上の予測パラメータを用いて携帯端末２が危険船を察知するべく実行する手順（近接状況の予測手順）を図１０により説明する。
まず、ステップＳ１０１では、ある将来時刻について前述の予測位置の計算及び予測位置画面の表示を行う。
ステップＳ１０２では、前述のＳＪ値計算式に関する場合判別を行い、該当するＳＪ値計算式を用いてＳＪ値を計算する。ＳＪ値は、当該携帯端末２にとっての自船をＳＪ値計算式上の自船として計算した値（自船ＳＪ値という）と、当該携帯端末２にとっての自船をＳＪ値計算式上の他船として計算した値（相手船が感じるであろう衝突の恐れ：他船ＳＪ値という）とをそれぞれ計算する。
ステップＳ１０３では、ＳＪ値をしきい値と比較して、安全、やや危険、危険の３段階にクラス分けする。例えば、自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが両方とも０以上の場合、安全のクラスとする。自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが両方とも０と−１の間の場合、及びどちらかのＳＪ値が０と−１の間で、他方のＳＪ値が０以上の場合、やや危険のクラスとする。自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが両方とも−１以下の場合、及びどちらかのＳＪ値が−１以下の場合、危険のクラスとする。
このクラス分けは、予測位置画面の表示に反映させる。具体的には、安全のクラスであれば自船及び当該他船のシンボルを青色表示し、やや危険のクラスであれば両シンボルを黄色表示し、危険のクラスであれば両シンボルを赤色表示する。この色分けは、オペレータが視認しやすくするために行うものであるから、シンボルの点滅、拡大縮小、指示マークの添付などの表示形態であってもよいことは言うまでもない。
ステップＳ１０４では、前述のバンパーモデルによる判定を行う。自船のバンパーと他船のバンパーとが重なれば、バンパー値＝「危険」であるから、自船及び当該他船のシンボルを赤色表示する。バンパー値＝「安全」のときは、前記ＳＪ値による表示色のままでよい。
ステップＳ１０５では、将来時刻を１刻み進める。１刻みは、例えば、実時間における１０秒である。
ステップＳ１０６では、自船の予測位置が予定航路の終端に達したかどうか判定する。予定航路の終端であれば、予測を終了する。予定航路の終端でなければ、ステップＳ１０１に戻る。従って、予測位置画面は実時間よりも速い時間で連続的に将来へと進んでいく。オペレータから見ると、電子海図画面上を各船が進んでいくように見え、自他の船の近接状況に応じて青色表示だった船がある時点で黄色表示、赤色表示に変化したりする。
図１０では、自船の予測位置が予定航路の終端に達するまでノンストップで位置の予測及び近接状況の予測が進むように説明したが、オペレータが端末操作部３で操作を行うことにより、予測の進行を止める一旦停止、予測を中断する強制終了、進行した予測を逆戻しする後戻り、通常より予測の進行を早めた早送りなどが可能である。
次に、近接状況の予測がなされる様子をいくつかの実例によって説明する。ここで、携帯端末２は、電子海図画面内の適宜領域を拡大表示することができ、予測位置画面においてオペレータが端末操作部３で操作を行うことにより、任意将来時刻の任意領域、例えば、自船近傍の領域を拡大表示することができるので、その拡大表示画面を用いて説明する。
まず、図１１の場合を説明する。図に示されるように、電子海図画面上には、自船１１１と他船１１２の１分毎の予測位置が表示されている。同時刻の２船間を各々線分で結んであるが、これは実際に表示されるのではなく、説明のため図示してある。この線分は両船間の距離を表しており、代表的に１３２５ｍ、２２８９ｍが記入してある。各船は、長さ１００ｍ、速力１０ノットである。自船１１１の進行方向は矢印１１３であり、他船１１２の進行方向は矢印１１４であるから、両船の予定航路は点１１５で互いに交差しており、両船の予定航路は、交角１０３°である。この図の例は、横切りの場合であって、自船１１１が避航船の場合に相当する。携帯端末２は、既に述べた判別機能によって、この場合判別をすることができる。
ここで、自船１１１の進行方向に対する他船１１２の見込み角に着目すると、時々刻々の見込み角が一定であれば、両船は同時刻に点１１５に到着するため、両船は互いに衝突する。時々刻々の見込み角が顕著に減少又は増加していれば、一方の船が他方の船より先に点１１５を通過し、衝突の危険はない。よって、見込み角の減少・増加の速さが危険の程度に関係する。また、両船がそれぞれの船の長さに比して非常に近接していれば衝突の危険性が高く、十分に離間していれば安全である。そこで、ＳＪ値計算式（１）では、見込み角の変化の程度を表す相対方位変化率Ωと船間距離の程度を表す比距離Ｒ′とを総合する。
自船１１１において携帯端末２が計算した時々刻々の自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが図中に記入されている。両値とも、最初は０以上であるが、次第に０と−１の間になり、６番目において自船ＳＪ値は−１以下になる。従って、クラス分けは、安全、やや危険、危険と変化している。自船１１１が点１１５を通過した時点（９番目）では、相対方位変化率Ωが大きくなり、自船ＳＪ値も他船ＳＪ値も３になるため、クラス分けは安全である。
図１２は、長さ９０ｍ、速力１０ノットの船１２１と、長さ１１０ｍ、速力１０ノットの船１２２とが交角１７６°で接近する例である。図示されるように、電子海図画面上には、図１１と同様に、両船の１分毎の予測位置が表示されている。同時刻の２船間は代表的に２箇所だけ線分で結んである。この線分に相当する両船間の距離は、１０１７ｍ、２２２８ｍである。自船１２１の進行方向は矢印１２３であり、他船１２２の進行方向は矢印１２４である。この例は、行会いの場合に相当する。携帯端末２は、既に述べた判別機能によって、この場合判別をすることができる。携帯端末２が計算した時々刻々のそれぞれのＳＪ値が図中に記入されている。両値とも、最初は０以上であるが、次第に０と−１の間になり、６番目において−１以下になる。従って、クラス分けは、安全、やや危険、危険と変化している。両船が互いを通過した時点（８番目）では、相対方位変化率Ωが大きくなり、自船ＳＪ値も他船ＳＪ値も３になるため、クラス分けは安全である。
図１３は、長さ７０ｍ、速力１０ノットの船１３１と、長さ１００ｍ、速力５ノットの船１３２とが交角１°で接近する例である。図示されるように、電子海図画面上には、図１１と同様に、両船の１分毎の予測位置が表示されている。同時刻の２船間は代表的に２箇所だけ線分で結んである。この線分に相当する両船間の距離は、６２６ｍ、７０２ｍである。自船１３１の進行方向は矢印１３３であり、他船１３２の進行方向は矢印１３４である。この例は、追越しの場合に相当する。携帯端末２は、既に述べた判別機能によって、この場合判別をすることができる。携帯端末２が計算した時々刻々のそれぞれのＳＪ値が図中に記入されている（他船１３２については全て３．００である）。両値とも、最初から最後まで０以上であり、クラス分けは、安全を維持する。
図１４は、バンパーモデルの解析中の表示内容である。電子海図画面上には、自船１４１と他船１４２の３分毎の予測位置が表示されている。これまでと同様、同時刻の２船間を各々線分で結んである。各船は、長さ１００ｍ、速力１０ノットである。自船１４１の進行方向は矢印１４３であり、他船１４２の進行方向は矢印１４４であるから、両船の予定航路は互いに交差しており、両船の予定航路は、交角１０３°である。このバンパーモデルでは、例えば、船の長さＬに対して船の前方向に６．４Ｌ、左右後方向それぞれ１．６Ｌの距離を持つバンパー１４５，１４６が表示されている。また、携帯端末２が計算した時々刻々の自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが図中に記入されている。
自船ＳＪ値が−１．４４となっている予測位置において、両船のバンパー１４５，１４６が重なっているので、バンパー値は「危険」である。他の予測位置では両船のバンパー１４５，１４６が重ならないので、バンパー値は「安全」である。
図１５は、長さ９０ｍ、速力１０ノットの船１５１と、長さ１１０ｍ、速力１０ノットの船１５２とが交角１７６°で接近する例である。図示されるように、電子海図画面上には、図１４と同様に、両船の３分毎の予測位置が表示されている。同時刻の２船間は代表的に３番目のみ線分で結んである。自船１５１の進行方向は矢印１５３であり、他船１５２の進行方向は矢印１５４である。このバンパーモデルでは、例えば、船の長さＬに対して船の前方向に６．４Ｌ、左右後方向それぞれ１．６Ｌの距離を持つバンパー１５５，１５６が表示されている。また、携帯端末２が計算した時々刻々の自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが図中に記入されている。
最初から３番目の予測位置において、自船ＳＪ値が−０．６６、他船ＳＪ値が−０．３８となっているので、ＳＪ値による判定ではやや危険のクラスであるが、両船のバンパー１５５，１５６が重なっているので、バンパー値は「危険」である。他の予測位置では両船のバンパー１５５，１５６が重ならないので、バンパー値は「安全」である。
図１６は、長さ７０ｍ、速力１０ノットの船１６１と、長さ１００ｍ、速力５ノットの船１６２とが交角１°で接近する例である。電子海図画面上には、図１４と同様に、両船の３分毎の予測位置が表示されている。同時刻の２船間は各々線分で結んである。自船１６１の進行方向は矢印１６３であり、他船１６２の進行方向は矢印１６４である。このバンパーモデルでは、例えば、船の長さＬに対して船の前方向に６．４Ｌ、左右後方向それぞれ１．６Ｌの距離を持つバンパー１６５，１６６が表示されている。他船１６２の速力が小さいため、複数時刻のバンパー１６６同士が重なって表示され、区別がつきにくいが、毎時刻ともバンパー１６６の大きさは同じであるので区別できる。また、携帯端末２が計算した時々刻々の自船ＳＪ値と他船ＳＪ値とが図中に記入されている。
最初から最後まで自船ＳＪ値、他船ＳＪ値が０以上となっているので、ＳＪ値による判定では安全のクラスであるが、２つ目の予測位置において、両船のバンパー１６５，１６６が重なっているので、バンパー値は「危険」である。その後、４つ目の子測位置までバンパー値は「危険」である。最初及び最後は、両船のバンパー１６５，１６６が重ならないので、バンパー値は「安全」である。
以上のように近接状況の予測は、ＳＪ値による判定とバンパーモデルによる判定とを併用するので、ＳＪ値で危険と判定されにくい行会いや追越しの場合でもバンパーモデルでは危険と判定される場合がある。
次に、これまでに述べた携帯端末２の機能を踏まえ、本操船支援システムの運用の様子を説明する。図６に示されるように、自船６２は現在、区画Ｄ−ｂの北東端にあり、西南西に進んだ後、港の航路の入口（区画Ｂ−ｂ）に入る予定航路を通知している。他船６９は現在、港の航路の途中（区画Ａ−ａ）にあり、港の航路の出口（区画Ｂ−ｂ）を出た後、南南東に進む予定航路を通知している。
図７に示されるように、約１０分後には、自船６２は区画Ｃ−ｂに進み、他船６９は区画Ａ−ｂに進み、他船６６は区画Ｂ−ｂに進むことが予測される。この予測される位置関係において、自船６２は他船６９に対して安全であるし、他船６６に対しても安全であることは図７の予測位置画面から視覚的にも理解できるが、携帯端末２は、前述した近接状況の予測手順を実行してＳＪ値を計算し、安全／危険のクラス分けを行い、バンパーモデルによる評価をすることにより、定量的に安全性を確かめ、自船及び当該他船のシンボルを青色表示するので、正確な判断ができ、しかも視覚的に判りやすい。図７の位置関係において、自船６２と他船６９との間のＳＪ値がやや危険のクラスに入っていれば、自船６２及び他船６９のシンボルが黄色表示されること言うまでもない。
図８に示されるように、約１４分後には、自船６２は区画Ｂ−ｂに進み、他船６９は区画Ｂ−ｂに進むことが予測される。この予測される位置関係において、自船６２と他船６９との間のＳＪ値が危険のクラスに入るため、自船６２及び他船６９のシンボルが赤色表示される。もちろんバンパー値が危険になったときも、赤色表示が行われる。図８のように自船６２が赤色表示となった場合、操船者は、危険船（他船６９）に対してＶＨＦ電話で連絡をとることにより、今後の航路について協議するとよい。
このようにして、現在、区画Ｄ−ｂを航行している自船６２の操船者は、区画Ａ−ａを航行している他船６９との将来における遭遇を予測することができる。そして、操船者が他船６９にＶＨＦ電話で連絡をとったとき、他船６９においても携帯端末２の使用により同じように危険を予測しているので、協議が円滑にできると共に、十分に時間的余裕をもって対処できる。
本願は特願２００２−２４５３６４号（２００２年８月２６日出願）を優先権主張の基礎としており、上記日本出願の内容は本願明細書に記載されたものとする。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1a, an embodiment of a boat maneuvering support system (Port Traffic Management System; abbreviated as PTMS) according to the present invention includes a management server 1 installed on the ground or upper part of a port management center or the like. And a terminal 2 mounted on a ship using this system. Since the management server 1 and the terminal 2 can perform wireless communication directly or via a base station (not shown), the installation location of the management server 1 may be a remote place. Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that a mobile phone line is used for communication. Note that the boat maneuvering support system according to the present invention can also be implemented in a form in which the terminals 2 communicate with each other as shown in FIG. Also, as will be described later, each ship's AIS device 8 can communicate with each other by securing a channel (slot or band), so that communication items between terminals are stored in the communication text. The present invention can also be implemented in the form. Below, the form which installed the management server 1 is demonstrated.
The management server 1 has a function of accumulating information on scheduled routes collected from each ship in a database (not shown), and a function for creating a message to distribute the collected information on planned routes of all ships to each ship. In addition, a function to delete information on the planned route according to the end notification from each ship is installed. It is assumed that functions related to communication and security, such as confirmation of ship identification codes (IMO identification codes, MMSI identification codes, etc.) in the communication text received from each ship are naturally installed.
The terminal 2 can be realized by a general-purpose personal computer. Here, a tablet input computer carried by an operator such as a ship operator is assumed to be the portable terminal 2. This portable terminal 2 is online (including wireless LAN) from a terminal operation unit 3 such as a stylus pen (which may be a mouse, a trackball, a keyboard, etc.) operated by an operator, or an AIS device holding AIS information described later. Online input unit 4 for acquiring AIS information, liquid crystal display unit 5 capable of displaying characters and darafic for displaying electronic charts, database unit 6 for providing storage data such as electronic chart information, built-in or external mobile phone Function that edits planned route information according to input operations, function that adds a ship identification code to planned route information and creates a message, scheduled route for all ships distributed from the management server A function that displays information on the electronic chart screen, a position prediction function that calculates the predicted position of every ship, and a proximity status that predicts the proximity of the ship and other ships Such as the prediction function is mounted. Details of these functions and other functions not described here will be clarified in the operation description. Each function is realized by the mobile terminal 2 executing a program.
The AIS device 8 is defined by a sensor input unit connected to various marine measuring instruments 9 such as a positioning device (for example, GPS) and a gyro, a specific information storage unit storing ship-specific information, and an international treaty. It consists of the AIS communication part etc. that joins the automatic ship recognition system (Automatic Identification System; also called AIS, U-AIS), etc., and always recognizes the current position of the ship by a positioning device, and recognizes the heading by the gyro. The ground course and ground speed (synonymous with ground speed) are calculated from changes in positioning results, and the ship name, ship length, ship type, ship identification code, etc. are called from the unique information section. By writing these AIS information in the communication text, AIS information is exchanged between ships equipped with the AIS device, and the obtained AIS information of other ships is portable terminals. It is possible to provide. In the AIS, each ship performs communication while securing a slot or a band by a multiplex communication method such as a time division method. AIS communication is performed periodically, for example, at a rate of at least once every 12 seconds. The own ship data can be communicated once per second.
The ship does not have a direct connection with the ship maneuvering support system, but is equipped with a VHF telephone 10 that uses radio waves in the VHF band so that the ship operator can talk to the ship operators of other ships. can do.
The schematic operation of the boat maneuvering support system in each of FIGS. 1a, 1b, and 1c will be described with reference to FIG.
First, in step S21, the operator creates a planned route for the ship on the electronic chart screen of the portable terminal 2, and transmits the planned route to the management server 1 via the portable telephone line.
In step S22, the management server 1 collectively manages the scheduled routes transmitted from each ship (specifically, from each ship's portable terminal, but in the following, the word of the portable terminal may be omitted). When a new planned route is received from a ship, the planned route of all the ships is transmitted to each ship via a mobile phone line.
In step S23, the mobile terminal 2 of each ship displays the planned routes of all ships received on the electronic chart screen, the positions of all ships obtained as AIS information, ground speed vectors, and the like. The AIS information is automatically updated to the latest by periodic transmission / reception.
In step S24, the inboard operator makes a decision as to whether or not to determine a dangerous ship. If the dangerous ship is not judged, this procedure ends. Thereafter, the process returns to step S21 and the entire procedure is repeated. When determining a dangerous ship, the process proceeds to the next step S25.
In step S25, the mobile terminal 2 calculates future predicted positions of the ship and all other ships based on the current position of the ship and each other ship, the ground speed, and the planned route, The other ship (this is called a dangerous ship) is determined. Although the definition of dangerous ships is defined by law, the determination of dangerous ships according to the present invention almost satisfies the legal definition of dangerous ships.
In step S26, the in-board operator communicates with another ship in a dangerous encounter state by the VHF telephone 10, and discusses the planned route and speed change. Thereafter, the process returns to step 21 and the whole procedure is repeated.
The detailed operation will be described below.
The present invention can be applied to all ships navigating (including berths and towings) on the surface of a port and its adjacent waters, straits, and canals. I will explain.
When entering a port, the terminal operation unit 3 is applied to the electronic chart screen displayed on the liquid crystal display unit 5 of the mobile terminal 2 when it reaches a predetermined distance, for example, 5 nautical miles, at the entrance of the port of the port. Enter the information about the planned arrival route to (staying place) (consisting of one or more waypoints).
On the other hand, in a ship leaving the port, the terminal operation unit 3 is applied to the electronic chart screen displayed on the liquid crystal display unit 5 of the mobile terminal 2 before leaving the berth, and a predetermined distance outside the exit of the port route from the berth, for example, 5 Enter information about the planned departure route to nautical miles (consisting of one or more waypoints).
Here, the port route is a navigable region defined for each port, and regions having a finite width and length for entry and departure are defined. The outside when viewed from the port in the area for entering the port is called the entrance of the sea route, and the outside when viewed from the port in the area for leaving the port is called the exit. In contrast, a ship's route is a path (trajectory) through which the ship passes. A waypoint is an end point of each line segment when a ship's route is represented by a connection of a plurality of line segments. When the operator moves the terminal operation unit 3 on the electronic chart screen and sequentially designates a plurality of waypoints, the editing function of the portable terminal 2 stores the coordinates of each waypoint and displays lines on the electronic chart screen. By displaying the minutes, a broken line route can be created.
The portable terminal 2 transmits the input information about the planned route along with the ship identification code to the management server 1 via the portable telephone line. An example of the communication frame format is shown in FIG. As shown in the figure, the communication frame from the portable terminal 2 to the management server 1 includes a waypoint sequence 33 in which ship identification codes 31 and waypoints 32 are arranged in order. The waypoint 32 includes a latitude 34 and a longitude 35.
On the other hand, the AIS device 8 recognizes the current position of the ship by the positioning device, recognizes the heading direction by the gyro, calculates the ground course and the ground speed from the temporal change of the positioning result, and also from the unique information section. The ship name, ship length, ship type, ship identification code, etc. are called up and the AIS information is written in the communication text. The AIS device 8 periodically transmits this AIS information (current ship position, heading, ground course, ground speed, ship name, ship length, ship type, ship identification code, etc.) By receiving AIS information, the latest AIS information of all ships is acquired. An example of the communication frame format of AIS information is shown in FIG. As shown in the figure, the communication frame of the AIS information includes the current position 41, the heading 42, the ground course 43, the ground speed 44, the ship name 45, the ship length 46, the ship type 47, and the ship identification code 48. . Since the current position obtained by the positioning device is strictly the position of the positioning device in the ship, the ship width and the relative positioning device position relative to the captain / width should be included in the AIS information. . As a result, the other side can accurately recognize the positions of the front and rear ends of the ship.
The management server 1 accumulates information on the scheduled route notified from the portable terminal 2 of each ship in a database, and information on the scheduled routes of all ships (separated by ship identification codes) via the mobile phone line to each inboard terminal. The waypoint sequence). An example of the communication frame format is shown in FIG. As shown in the figure, the communication frame from the management server 1 to the portable terminal 2 is obtained by arranging information for each ship in order, and the information for one ship includes a ship identification code 31 and a waypoint sequence 33.
The management server 1 gathers information on planned routes from new ships one after another, but information on old ships that have already been navigated is unnecessary. Therefore, the ship operator notifies the management server 1 of the completion of navigation from the portable terminal 2 at the end of navigation on the scheduled entry route or scheduled departure route. The management server 1 removes the scheduled route information from the database for the ship notified of the end. This prevents the communication frame transmitted by the management server 1 from becoming unnecessarily long.
By the operation so far, the portable terminal 2 stores the information on the scheduled route of all the ships sent from the management server 1 and the AIS information sent from each ship. The planned route information and the AIS information include ship identification codes common to the world (such as IMO identification codes and MMSI identification codes). By collating these, information on two different systems related to the same ship is obtained. Can be synthesized. That is, the mobile terminal 2 can recognize the current position, heading, ground course, ground speed, planned route, etc., using the planned route information and AIS information for each ship. Therefore, the portable terminal 2 displays information on each ship on the liquid crystal display unit 5 as follows.
The portable terminal 2 reads the electronic chart information from the database section 6 and displays the electronic chart of an area of an arbitrary size on the liquid crystal display section 5 at an arbitrary scale. This display screen is called an electronic chart screen. An example of an electronic chart screen is shown in FIG. Although only the land / sea boundary line 61 is shown in the figure, it is a matter of course that the actual display screen facilitates visual discrimination by appropriately coloring the land, the sea, the seabed topography (not shown), and the like. In addition, although not shown, it is a matter of course that lighthouses, signs, harbor routes, etc. are displayed with appropriate symbols. Meridians and latitudes may be displayed vertically and horizontally. Here, in order to specify the place in the figure, the vertical and horizontal directions are divided, and coordinates A, B, C, D, a, b, and c are added.
The portable terminal 2 displays information on each ship on this electronic chart screen. For example, the ships 62, 66, 67, and 69 are represented by boat-shaped or rectangular symbols, and the current position is displayed by arranging the symbols at positions on the screen corresponding to the current position. The ship 62 is its own ship, and the ships 66, 67, and 69 are other ships. Each heading is represented by the direction of the symbol. Further, the ground course and the ground speed are represented by arrows as a ground speed vector 63. However, in the example of FIG. 6, the size of the symbol and the size of the arrow are made uniform for each ship. A planned route (including a part that has already passed) 64 of the ship 62 is represented by a broken line connecting waypoints 65 and 65. The planned route 68 of the other ship 69 is represented by a broken line connecting waypoints 65 and 65 obtained through communication. For the ship 67 in which the portable terminal 2 is not mounted but the AIS device 8 is mounted, information on the planned route cannot be obtained, so that the display without the planned route is displayed. Any planned route can be hidden. Therefore, for example, when it is desired to focus only on the ships 62 and 66, it is possible to erase only the scheduled routes of the other ships so that only the scheduled routes 64 and 68 of the ships 62 and 66 are visible. The electronic chart screen of FIG. 6 is called a current position screen because each ship is displayed at the current position.
AIS information of each ship may be displayed in text along with this electronic chart screen. In this example, the character display of the AIS information is displayed in another section (the blank area on the right side in the figure) on the liquid crystal display unit 5 on which the electronic chart screen is displayed. In addition to the AIS information, the displayed chart screen type, current time, predicted time, and the like are displayed in the character display section. The AIS information may be displayed on the electronic chart screen by, for example, attaching the ship identification code of each ship in the vicinity of the symbols of the ships 62, 66, 67, and 69, for example.
Next, the mobile terminal 2 uses the scheduled route information and the AIS information to check all ships (own ship and other ships) every moment from now (for example, until the ship completes entry / exit from the present). The predicted position is calculated, and the predicted position at the desired time is displayed on the electronic chart screen. FIG. 7 shows a predicted state after about 10 minutes from the current state of FIG. 6, and FIG. 8 shows a predicted state after about four minutes. On these predicted position screens, the symbols of each ship should be displayed so that they can be visually distinguished, such as dark for the current position and light for the predicted position (the predicted position is outlined in the figure). ). In the predicted position screen, the size of the symbol may be proportional to the length of each ship. 6 and 8, it can be seen that the ship 69 is a large ship. Further, it can be seen from FIG. 8 that the position relationship with the ship 69 is important for the ship 62 after about 14 minutes from now. It can be seen that there is no problem in the positional relationship between the ship 66 and the ship 67 from the present to the future. Although the predicted position screen is shown separately for two future times here, the predicted position screen actually starts from the current position screen so that the predicted state continuously changes at a time faster than the actual time. Since it is displayed, the operator can see the movement of each ship on the electronic chart screen.
The procedure for calculating the predicted position may be as follows. As shown in FIG. 9, the current position of the ship 91 is not necessarily exactly on the planned route 92. Therefore, a vertical line 95 is dropped from the ship's current position (strictly speaking, the position of the positioning device) 93 to the nearest planned route segment 94, and the intersection of the vertical line 95 and the planned route segment 94 is set as the predicted position calculation start point 96. To do. From this starting point 96, the current ground speed is maintained along the current ground course (ground speed vector 97), and a destination point assumed to have navigated from the current time to the predicted time is obtained. However, when there is a waypoint 98 in the middle, that is, when a vertical line 95 that hangs down from the momentary position of the ship to the planned route line segment 94 comes to the waypoint 98, the ship 91 moves to the next planned route line segment 99. The course is changed in parallel with the ground speed, and the ground speed is not changed.
Each ship can change the scheduled route notified to the management server at any time. For example, when the current position 93 deviates from the old planned route (operator judgment), a new planned route starting from the current position 93 is input and notified. When the management server 1 receives the information on the planned route to which the same ship identification number as the information on the planned route already stored is received, the management server 1 updates the accumulated information and distributes it to each ship. Therefore, also in each ship, the planned route of other ships is updated, and position prediction can be performed based on the latest planned route.
Next, the portable terminal 2 predicts the proximity state with the other ship from the predicted position of the ship at each time and the predicted position of any other ship. In this embodiment, an SJ value (Subjective Judgment Value) and a bumper value based on a bumper model are used as the proximity state prediction parameters.
The SJ value is a numerical value of the fear of subjective collision that the operator feels against other ships. Here, the SJ value is calculated as follows.
1) In case of crossing
1. If your ship is an evacuation ship
SJ = 6.00Ω + 0.09R′−2.32 (1)
2. If your ship is a holding ship
SJ = 7.01Ω + 0.08R′−1.53 (2)
2) In the event of a meeting
SJ = 6.00Ω + 0.09R′−2.32 (3)
3) In case of overtaking
SJ = 54.43Ω + 0.24R '
-2.77 dR ′ / dt−0.784 (4)
Where SJ: SJ value
Ω = | dθ / dt | L O / V O : Non-dimensionalized relative orientation change rate
R ′ = R / {(L O + L T ) / 2}: Distance to other dimensionless ship
dR ′ / dt = V R / V O ： Dimensionless relative speed
dθ / dt: Relative orientation change rate rad / min
L O : Length of own ship m
V O : Speed of own ship m / min
L T : Length of other ship m
V R : Relative speed between two ships m / min
R: distance m between two ships
That is, the SJ value is input to the above SJ value calculation formulas (1) to (4) as the relative azimuth change rate between the two ships, the distance between the two ships, and the distance change rate (relative speed) between the two ships. Can be calculated. The change in relative direction can be calculated from the ground course or planned route of both ships, the distance between the two ships can be calculated from the current position or predicted position of both ships, and the distance change rate can be calculated from a plurality of predicted times and predicted positions of both ships. Therefore, the portable terminal 2 can calculate the SJ value by installing the function for executing these calculations in the portable terminal 2.
The portable terminal 2 is equipped with a function of calculating an internal angle (referred to as an intersection angle) formed by the planned routes of the two ships and comparing the intersection angle with a predetermined determination value to cross, meet and overtake. For example, when the discriminant values are 10 ° and 170 °, it is possible to discriminate overtaking if the crossing angle is less than 10 °, crossing if it is 10 ° or more and less than 170 °, and meeting if it is 170 ° or more. In addition, the portable terminal 2 is self-identified if the clockwise angle (referred to as the prospective angle) of the line connecting the position of the partner ship and the position of the ship is positive with respect to the ground course (or ahead of the planned route). The ship has a function to discriminate the ship as an evacuation ship, and if it is negative, the ship is identified as a holding ship. Results are obtained.
In addition, each constant value in the SJ value calculation formula is obtained experimentally using a known ship maneuvering simulator, and the present invention is not limited to these numerical values.
In many ship maneuvering simulator experiments, it has been found that in many cases, the SJ value ranges from +3 (very safe) to -3 (very dangerous). Therefore, an appropriate threshold value is set for the SJ value. Specific threshold values will be described later.
Next, the bumper model assumes that each ship has an area called a bumper that does not want to put other ships around its own ship, and judges that there is a risk of collision if the two bumpers overlap. Is. The shape of the bumper may be a semi-ellipse that is long in the front direction, a semicircle that is long in the back direction, or a rectangle that is long in the front direction. For example, a bumper model having a distance of 6.4 L in the forward direction, 1.6 L in the left and right direction, and 1.6 L in the rear direction is defined for a ship having a length L. In order to apply such a bumper model, the portable terminal 2 is provided with a function of setting bumpers on the own ship and any other ship on the electronic chart screen, and expressing the bumpers with rectangular figures. . The rectangle indicating the bumper of each ship is displayed so as to move along with each ship on the predicted position screen in which the above-mentioned time advances continuously, so it is possible to visually recognize the moment when the bumpers of the two ships overlap. . The bumper rectangle does not have to be displayed. When the bumpers of two ships assumed internally by the mobile device 2 overlap, the bumper value = “danger”. When the bumpers do not overlap, the bumper value = “safe” If there is a logic "
A procedure (proximity situation prediction procedure) executed by the mobile terminal 2 to detect a dangerous ship using the above prediction parameters will be described with reference to FIG.
First, in step S101, the calculation of the predicted position and the display of the predicted position screen are performed for a certain future time.
In step S102, the above-described SJ value calculation formula is determined, and the SJ value is calculated using the corresponding SJ value calculation formula. The SJ value includes a value calculated as the own ship on the SJ value calculation formula for the portable terminal 2 (referred to as the own ship SJ value), and the other ship on the SJ value calculation formula for the own ship for the portable terminal 2. The value calculated as a ship (the fear of collision that the other ship will feel: referred to as the other ship SJ value) is calculated.
In step S103, the SJ value is compared with a threshold value, and classified into three stages of safety, slight danger, and danger. For example, when both the own ship SJ value and the other ship SJ value are 0 or more, the safety class is set. If both the own ship's SJ value and the other ship's SJ value are between 0 and -1, and if either SJ value is between 0 and -1 and the other SJ value is 0 or more, it is somewhat dangerous. Class. If the ship's SJ value and the other ship's SJ value are both -1 or less, and if one of the SJ values is -1 or less, it is determined as a class of danger.
This classification is reflected in the display of the predicted position screen. Specifically, if it is a safety class, the symbols of the ship and the other ship are displayed in blue, if it is a slightly dangerous class, both symbols are displayed in yellow, and if it is a dangerous class, both symbols are displayed in red. . Since this color coding is performed to make it easy for the operator to visually recognize, it is needless to say that display forms such as blinking of symbols, enlargement / reduction, and attachment of instruction marks may be used.
In step S104, the above-described bumper model is used for determination. If the bumper of the own ship and the bumper of the other ship overlap, the bumper value = “danger”, so the symbols of the own ship and the other ship are displayed in red. When the bumper value = “safe”, the display color according to the SJ value may be maintained.
In step S105, the future time is advanced by one. One step is, for example, 10 seconds in real time.
In step S106, it is determined whether the predicted position of the ship has reached the end of the planned route. If it is the end of the planned route, the prediction is terminated. If it is not the end of the scheduled route, the process returns to step S101. Accordingly, the predicted position screen continuously advances to the future in a time faster than the real time. When viewed from the operator, each ship appears to advance on the electronic chart screen, and when there is a ship that was displayed in blue according to the proximity status of its own and other ships, it changes to yellow display and red display.
In FIG. 10, it has been described that the position prediction and the prediction of the proximity state proceed in a non-stop manner until the predicted position of the ship reaches the end of the planned route, but the operator operates the terminal operation unit 3 to perform the prediction. It is possible to temporarily stop the progress of the process, forcibly terminate the prediction, return the progressed process backward, return fast, and advance the process faster than usual.
Next, how the proximity situation is predicted will be described with some examples. Here, the portable terminal 2 can enlarge and display an appropriate area in the electronic chart screen, and an operator operates the terminal operation unit 3 on the predicted position screen, so that an arbitrary area at an arbitrary future time, for example, Since an area near the ship can be displayed in an enlarged manner, an explanation will be given using the enlarged display screen.
First, the case of FIG. 11 will be described. As shown in the figure, on the electronic chart screen, predicted positions of the own ship 111 and the other ship 112 are displayed every minute. The two ships at the same time are connected by line segments, but this is not actually displayed but is shown for explanation. This line represents the distance between the two ships, and is typically filled with 1325m and 2289m. Each ship is 100 m long and has a speed of 10 knots. Since the traveling direction of the own ship 111 is an arrow 113 and the traveling direction of the other ship 112 is an arrow 114, the planned route of both ships crosses each other at a point 115, and the planned route of both ships has an intersection angle of 103 °. . The example of this figure is a case of crossing, and corresponds to a case where the own ship 111 is an avoidance ship. In this case, the mobile terminal 2 can make a determination by the above-described determination function.
Here, paying attention to the prospective angle of the other ship 112 with respect to the traveling direction of the own ship 111, if the prospective angle is constant every moment, both ships will arrive at the point 115 at the same time, so both ships collide with each other. If the angle of view is decreasing or increasing significantly from time to time, one ship will pass the point 115 ahead of the other and there is no risk of collision. Therefore, the speed of decrease / increase of the prospective angle relates to the degree of danger. Also, if the two ships are very close to each other, the risk of collision is high, and if they are sufficiently separated, they are safe. Therefore, in the SJ value calculation formula (1), the relative azimuth change rate Ω representing the degree of change in the prospective angle and the specific distance R ′ representing the degree of the inter-ship distance are combined.
The own ship SJ value and the other ship SJ value calculated by the portable terminal 2 in the own ship 111 are entered in the figure. Both values are initially 0 or more, but gradually become between 0 and -1, and in the sixth, the own ship SJ value becomes -1 or less. Therefore, the classification has changed to safety, somewhat dangerous, and dangerous. When the own ship 111 passes the point 115 (the ninth), the relative azimuth change rate Ω increases, and both the own ship SJ value and the other ship SJ value become 3, so the classification is safe.
FIG. 12 shows an example in which a ship 121 having a length of 90 m and a speed of 10 knots approaches a ship 122 having a length of 110 m and a speed of 10 knots at an intersection angle of 176 °. As shown in the figure, on the electronic chart screen, as in FIG. 11, predicted positions for both ships are displayed every minute. Two ships at the same time are typically connected by two line segments. The distance between both ships corresponding to this line segment is 1017m and 2228m. The traveling direction of the own ship 121 is an arrow 123, and the traveling direction of the other ship 122 is an arrow 124. This example corresponds to a meeting. In this case, the mobile terminal 2 can make a determination by the above-described determination function. Each SJ value calculated by the portable terminal 2 is entered in the figure. Both values are initially greater than or equal to 0, but gradually become between 0 and -1, and in the sixth, become less than -1. Therefore, the classification has changed to safety, somewhat dangerous, and dangerous. When both ships pass each other (8th), the relative azimuth change rate Ω increases, and both the own ship SJ value and the other ship SJ value are 3, so the classification is safe.
FIG. 13 shows an example in which a ship 131 having a length of 70 m and a speed of 10 knots and a ship 132 having a length of 100 m and a speed of 5 knots approach at an intersection angle of 1 °. As shown in the figure, on the electronic chart screen, as in FIG. 11, predicted positions for both ships are displayed every minute. Two ships at the same time are typically connected by two line segments. The distance between the two ships corresponding to this line segment is 626 m and 702 m. The traveling direction of own ship 131 is an arrow 133, and the traveling direction of the other ship 132 is an arrow 134. This example corresponds to the case of overtaking. In this case, the mobile terminal 2 can make a determination by the above-described determination function. Each time the SJ value calculated by the portable terminal 2 is entered in the figure (the other ship 132 is all 3.00). Both values are 0 or more from the beginning to the end, and the classification maintains safety.
FIG. 14 shows display contents during the analysis of the bumper model. On the electronic chart screen, predicted positions of the own ship 141 and the other ship 142 every 3 minutes are displayed. As before, the two ships at the same time are connected by line segments. Each ship is 100 m long and has a speed of 10 knots. Since the traveling direction of the own ship 141 is an arrow 143 and the traveling direction of the other ship 142 is an arrow 144, the planned routes of both ships cross each other, and the planned routes of both ships have an intersection angle of 103 °. In this bumper model, for example, bumpers 145 and 146 having a distance of 6.4L in the front direction of the ship and 1.6L in the left and right rear direction with respect to the length L of the ship are displayed. In addition, the ship's own SJ value and the other ship's SJ value calculated by the portable terminal 2 are entered in the figure.
At the predicted position where the own ship's SJ value is −1.44, the bumpers 145 and 146 of both ships overlap, and the bumper value is “dangerous”. Since the bumpers 145 and 146 of both ships do not overlap at other predicted positions, the bumper value is “safe”.
FIG. 15 shows an example in which a ship 151 having a length of 90 m and a speed of 10 knots approaches a ship 152 having a length of 110 m and a speed of 10 knots at an intersection angle of 176 °. As shown in the figure, on the electronic chart screen, the predicted positions of both ships are displayed every three minutes as in FIG. Between the two ships at the same time, only the third line is typically connected. The traveling direction of own ship 151 is an arrow 153, and the traveling direction of the other ship 152 is an arrow 154. In this bumper model, for example, bumpers 155 and 156 having a distance of 6.4L in the front direction of the ship and 1.6L in the left and right rear direction with respect to the length L of the ship are displayed. In addition, the ship's own SJ value and the other ship's SJ value calculated by the portable terminal 2 are entered in the figure.
Since the ship's SJ value is -0.66 and the other ship's SJ value is -0.38 at the third predicted position from the beginning, it is a slightly dangerous class in the judgment based on the SJ value. Since 155 and 156 overlap, the bumper value is “dangerous”. Since the bumpers 155 and 156 of both ships do not overlap at other predicted positions, the bumper value is “safe”.
FIG. 16 shows an example in which a ship 161 having a length of 70 m and a speed of 10 knots approaches a ship 162 having a length of 100 m and a speed of 5 knots at an intersection angle of 1 °. On the electronic chart screen, as in FIG. 14, predicted positions for both ships are displayed every 3 minutes. The two ships at the same time are connected by line segments. The traveling direction of the ship 161 is an arrow 163, and the traveling direction of the other ship 162 is an arrow 164. In this bumper model, for example, bumpers 165 and 166 having a distance of 6.4 L in the front direction of the ship and 1.6 L in the left and right rear direction with respect to the length L of the ship are displayed. Since the speed of the other ship 162 is small, bumpers 166 at a plurality of times are displayed overlapping each other and are difficult to distinguish, but can be distinguished because the size of the bumper 166 is the same at every hour. In addition, the ship's own SJ value and the other ship's SJ value calculated by the portable terminal 2 are entered in the figure.
Since the own ship SJ value and the other ship SJ value are 0 or more from the beginning to the end, it is a safety class in the judgment by the SJ value, but the bumpers 165 and 166 of both ships overlap at the second predicted position. Therefore, the bumper value is “dangerous”. After that, the bumper value is “dangerous” up to the fourth child measurement position. At the beginning and the end, the bumper value is “safe” because the bumpers 165, 166 of both ships do not overlap.
As described above, since the prediction of the proximity situation uses both the determination based on the SJ value and the determination based on the bumper model, the bumper model may determine that the bumper model is dangerous even if it is difficult to determine whether the SJ value is dangerous. is there.
Next, based on the functions of the portable terminal 2 described so far, the state of operation of this boat maneuvering support system will be described. As shown in FIG. 6, the own ship 62 is currently in the northeastern end of the section D-b and, after proceeding west-southwest, notifies the planned route to enter the port passage (section B-b). Yes. The other ship 69 is currently in the middle of the port route (section A-a), and after exiting the port route (section B-b), notifies the planned route to go south-southeast.
As shown in FIG. 7, after about 10 minutes, it is predicted that the own ship 62 proceeds to the section Cb, the other ship 69 proceeds to the section Ab, and the other ship 66 proceeds to the section Bb. The In this predicted positional relationship, the own ship 62 is safe with respect to the other ship 69, and it can be visually understood from the predicted position screen of FIG. The mobile terminal 2 executes the proximity situation prediction procedure described above, calculates the SJ value, classifies safety / danger, and evaluates the bumper model to quantitatively confirm the safety. In addition, since the symbol of the other ship is displayed in blue, it is possible to make an accurate determination and it is easy to understand visually. In the positional relationship of FIG. 7, if the SJ value between the own ship 62 and the other ship 69 is in a slightly dangerous class, it goes without saying that the symbols of the own ship 62 and the other ship 69 are displayed in yellow.
As shown in FIG. 8, after about 14 minutes, it is predicted that the own ship 62 proceeds to the section B-b and the other ship 69 proceeds to the section B-b. In this predicted positional relationship, since the SJ value between the own ship 62 and the other ship 69 falls into the danger class, the symbols of the own ship 62 and the other ship 69 are displayed in red. Of course, when the bumper value becomes dangerous, red is displayed. When the own ship 62 is displayed in red as shown in FIG. 8, the ship operator may discuss the future route by contacting the dangerous ship (the other ship 69) by VHF telephone.
In this way, the operator of the ship 62 currently navigating the section D-b can predict a future encounter with another ship 69 navigating the section A-a. When the ship operator contacts the other ship 69 via the VHF phone, the other ship 69 predicts the danger in the same way by using the portable terminal 2, so that the discussion can be smoothly conducted and the time sufficiently We can cope with sufficient margin.
This application is based on Japanese Patent Application No. 2002-245364 (filed on Aug. 26, 2002) on which priority is claimed, and the contents of the above Japanese application are described in the present specification.
