WO2004019301A1

WO2004019301A1 - 操船支援システム

Info

Publication number: WO2004019301A1
Application number: PCT/JP2003/003346
Authority: WO
Inventors: Kohei Ohtsu; Hideki Hagiwara; Hironao Takahashi; Tetsuo Tasaki
Original assignee: JAPAN AS REPRESENTED BY DIRECTOR GENERAL OF NATIONAL INSTITUTE FOR LAND AND INFRASTRUCTURE MANAGEMENT MINISTRY OF LAND INFRASTRUCTURE AND TRANSPORT; Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: JAPAN AS REPRESENTED BY DIRECTOR GENERAL OF NATIONAL INSTITUTE FOR LAND AND INFRASTRUCTURE MANAGEMENT MINISTRY OF LAND INFRASTRUCTURE AND TRANSPORT; IHI Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2005-02-26
Also published as: KR20050114771A; JPWO2004019301A1; AU2003221100A1; CN1541380A; AU2003221100A8

Abstract

本発明は、自船の操船者が他船の行動予定を把握することのできる操船支援システムを提供する。各船から無線端末（１）等の通信手段を用いて自船の予定航路の情報を他船に通知することにより、各船にて他船の予定航路を無線端末（１）の海図画面上に表示できるようにした。自船の操船者は、他船の予定航路の表示から他船の行動予定を把握することができる。

Description

明細書

操船支援システム技術分野

本発明は、情報通信技術を用いた操船支援システムに係り、特に、自船の操船者が他船の行動予定を把握することのできる操船支援システムに関する。背景技術

水上を航行する船、とりわけ港湾等の混雑している領域を通航する船を操船する際には、他船との衝突の恐れがあるかどうかをよく配慮して操船する必要がある。従来は、操船者（船長、その他の乗組員）が目視ゃレーダの観測情報に基づいて危険船を察知し、回避行動をどのようにとるか決定したり、相手船への警告を行っている。

しかしながら、港湾に存在するたくさんの船は、それそれ大きさも速さも移動方向もまちまちであり、どの船がこれから危険船になり得るかを迅速かつ的確に判断するのは難しい。それそれの船は自ら目的をもって行動しており、他の船からはその目的を伺い知ることはできないので、お互いがかなり近付くまで危険船の察知ができないのが実情である。

もし、他船がこれからどのような行動をとろうとしているか、情報が提供されていれば、その情報を支援情報として操船に役立てることができるのではないかと本出願人は考えた。

本発明の目的は、上記課題を解決し、自船の操船者が他船の行動予定を把握することのできる操船支援システムを提供することにある。発明の開示

本発明は、各船から通信手段を用いて自船の予定航路の情報を他船に通知することにより、各船にて他船の予定航路を海図画面上に表示できるようにしたものである。 1以上の船に相互に無線通信を行う端末をそれそれ搭載し、その端末が自船の予定航路の情報を送信すると共に各他船からの予定航路の情報を受信してもよい。

1以上の船にサーバとの間で無線通信を行う端末を搭載し、各船から予定航路の情報をサーバへ収集し、サーバからは収集した全船の予定航路の情報を各船へ配信してもよい。

前記予定航路の情報は、 1以上のウェイボイントからなつてもよい。

入港船は、港の航路の入口に所定距離まで近付いたとき、現在位置からバースまでの予定入港航路の情報を通知してもよい。

出港船は、離岸前に、バースから港の航路の出口から所定距離までの予定出港航路の情報を通知してもよい。

予定入港航路又は予定出港航路の航行を終了した船は、航行が終了した旨を通知してもよい。

各船は、船同士間で自動船舶認識システム（A I S ) により、現在位置、船首方位、対地針路、対地速力、船名、船の長さ、船種、識別情報等の A I S情報を交換してもよい。

前記端末は、海図を表示した画面上に各船の現在位置、船首方位、対地針路、対地速力を表示してもよい。

前記端末は、海図を表示した画面上に各船の予定航路を表示してもよい。前記端末は、前記予定航路の情報及び前記 A I S情報に基づき各船の所望時刻における予測位置を計算してもよい。

前記端末は、海図を表示した画面上に各船の所望時刻における予測位置を表示してもよい。

画面上の各船の表示は、各船個別に表示ノ非表示を選択することが可能であつてもよい。

前記端末は、前記予定航路の情報及び前記 A I S情報に基づき自船と他船との近接状況を予測計箅してもよい。

近接状況の予測値は、 S J値であってもよい。近接状況の予測値は、バンパー値であってもよい。

前記端末は、近接状況の予測から判定した危険船を上記画面上に注意を喚起する形式で表示してもよい。

本発明の他の目的、構成及び作用効果は、後述の発明の詳細な説明が読まれ、理解された後に当業者にとって明らかになるであろう。図面の簡単な説明

図 l aは、通信ネットワーク構成、図 l bは、形態の異なる通信ネットワーク構成、図 l cは、端末の内部構成を表している。

図 2は、図 l a、図 l b、図 1 cそれそれの操船支援システムの運用手順を示した流れ図である。

図 3は、本発明における端末から管理サーバへ送信される通信フレームのフォ一マツト図である。

図 4は、本発明における A I S情報の通信フレームのフォーマツト図である。図 5は、本発明における管理サーバから端末へ送信される通信フレームのフォ一マツト図である。

図 6は、本発明で表示する電子海図画面のうちの現在位置画面の図である。図 7は、本発明で表示する電子海図画面のうちの予測位置画面の図である。図 8は、本発明で表示する電子海図画面のうちの予測位置画面の図である。図 9は、本発明における予測位置の算出手順の説明のための拡大電子海図画面の図である。

図 1 0は、本発明における危険船を検出する手順を示した流れ図である。図 1 1は、本発明における近接状況の予測の実例を示した拡大電子海図画面の図である。

図 1 2は、本発明における近接状況の予測の実例を示した拡大電子海図画面の図である。

図 1 3は、本発明における近接状況の予測の実例を示した拡大電子海図画面の図である。図 14は、本発明における近接状況の予測の実例を示した拡大電子海図画面の図である。

図 15は、本発明における近接状況の予測の実例を示した拡大電子海図画面の図である。

図 16は、本発明における近接状況の予測の実例を示した拡大電子海図画面の図である。発明を実施するための最良の形態

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 l aに示されるように、本発明に係る操船支援システム（P or t T r a f f i c Manageme nt S y s t e m；略して P T M Sという）の一実施形態は、港湾管理セン夕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。管理サ一バ 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 l b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 A I S装置 8がそれそれチャンネル（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（IM0識別符号、 MMS I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夕が携帯するタブレツ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、ォペレ一夕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 AI S 情報を保持している A I S装置からオンライン（無線 LANも含む）で A I S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グ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。それそれの機能は、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。

A I S装置 8は、測位器（例えば、 GP S) ·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（Aut omat i c I d ent i f i c at i on Sys t em ; AI S_s U— AI Sとも言う）にカロ入している AI S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 A I S情報を通信文に書き込むことにより、 A I S装置を具備する船同士間で A I S情報を交換し、得られた他船の AI S情報を携帯端末に提供することができる。なお、 AI S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。 AI S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、 V H F帯の電波を使用した V H F電話機 1 0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 l a、図 l b、図 1 cそれそ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 S 2 1では、オペレー夕が携帯端末 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 S 2 2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 S 2 3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 A I S情報として得られた全ての船の位置や対地速力ぺクトル等を表示する。なお、 A I S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 S 2 4では、船内オペレー夕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 S 2 1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、次のステツプ S 2 5に進む。

ステップ S 2 5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 S 2 6では、船内ォペレ一夕が危険な遭遇状態となる他船と V H F電話 1 0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 2 1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以上のウェイポィントからなる）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 ·出港用それそれ有限の幅、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の編集機能が各ゥエ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ツトの一例を図 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 3 1とウェイポイント 3 2を順に並べたウェイボイント列 3 3とが含まれる。ウェイポイント 3 2は、緯度 3 4と経度 3 5とからなる。

一方、 A I S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 A I S情報を通信文に書き込む。 A I S装置 8は、この A I S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 A I S情報を受信することにより、最新の全船の A I S情報を獲得している。 A I S情報の通信フレームフォーマヅトの一例を図 4に示す。図示のように、 A I S情報の通信フレームには、現在位置 4 1、船首方位 4 2、対地針路 4 3、対地速力 4 4、船名 4 5、船の長さ 4 6、船種 4 7、船識別符号 4 8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 A I S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べースに蓄積し、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一マットの一例を図 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 3 1とウェイポイント列 3 3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一夕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 A I S情報とが格納されていることになる。予定航路の情報と A I S情報とには、世界共通の船識別符号（ I M O識別符号、 MM S I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 A I S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、データべ一ス部 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 6 1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 6 2， 6 6 , 6 7 , 6 9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 6 2が自船、船 6 6， 6 7， 6 9が他船である。それそ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 6 3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 6 2の予定航路（通過済みの部分も含む） 6 4は、ウェイポイント 6 5 , 6 5を結んだ折れ線で表す。他船 6 9の予定航路 6 8は、通信で知り得たウェイポイント 6 5 , 6 5を結んだ折れ線で表す。携帯端末 2を搭載していないが A I S装置 8は搭載している船 6 7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 6 2 , 6 6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 6 2 , 6 6の予定航路 6 4， 6 8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 A I S情報を文字表示してもよい。この例では、 A I S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、 A I S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。 A I S情報は、電子海図画面中に、例えば、船 6 2 , 6 6 , 6 7 , 6 9のシンボルの近傍にそれそ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 A I S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 1 0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、シンポルの大きさは、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 6 9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 1 4分後には自船 6 2にとつて船 6 9との位置関係が要注意となることがよくわかる。船 6 6、船 6 7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、オペレー夕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 9 1の現在位置が正確に予定航路 9 2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） 9 3から最寄りの予定航路線分 9 4に垂線 9 5を下ろし、その垂線 9 5と予定航路線分 9 4の交点を予測位置算出の開始点 9 6とする。この開始点 9 6から現在の対地針路（対地速度ベクトル 9 7 ) 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 9 8があった場合、即ち、船の刻々の位置から予定航路線分 9 4に垂らした垂線 9 5がウェイポイント 9 8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。よつて、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一夕として、 SJ値 (Sub j e c t ive Judgement Va lue ；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。

S J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、 S J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

S J = 6. 00 Ω + 0. 09 R ' - 2. 32 ( 1 )

2. 自船が保持船の場合

S J = 7. 0 1 Ω + 0. 08 ' - 1. 53 ( 2 )

2 ) 行会いの場合

S J = 6. 00 Ω + 0. 09 R ' - 2. 32 (3)

3) 追越しの場合

S J = 54. 43 Ω + 0. 24 R '

— 2. 77 dR '/dt -0. 784 ( 4) ここで、 S J ： S J値

Ω= I d θ/d t I L。 /V。：無次元化した相対方位変化率 R ' = RZ {(L。十 L_T ) / 2}：無次元化した他船との距離 dR '/dt =V_R /V。：無次元化した相対速力

ά θ/d t ：相対方位変化率 r a d/m i n

Lo 自船の長さ m

Vo 自船の速力 mZm i n

L T 他船の長さ m

VR 2船間の相対速力 m/m i n

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 S J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 S J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 1 0° 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 S J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）から一 3 (極めて危険）までの値をとることが判った。そこで、 S J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 . 4 L、左右方向それそれ 1 . 6 L、後方向 1 . 6 Lの距離を持つパンパ一モデルを定義する。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そ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、バンパ一値 =「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。

以上の予測パラメ一夕を用いて携帯端末 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 1 0により説明する。

まず、ステップ S 1 0 1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 S 1 0 2では、前述の S J値計算式に関する場合判別を行い、該当する S J値計算式を用いて S J値を計算する。 S J値は、当該携帯端末 2にとつての自船を S J値計算式上の自船として計算した値（自船 S J値という）と、当該携帯端末 2にとつての自船を S J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 S J値という）とをそれぞれ計算する。

ステップ S 1 0 3では、 S J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 S J値と他船 S J値とが両方とも 0以上の場合、安全のクラスとする。自船 S J値と他船 S J値とが両方とも 0と一 1 の間の場合、及びどちらかの S J値が 0と— 1の間で、他方の S J値が 0以上の場合、やや危険のクラスとする。自船 S J値と他船 S J値とが両方とも— 1以下の場合、及びどちらかの S J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、オペレー夕が視認しゃ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 S 1 0 4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、バンパー値二「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。バンパー値二「安全」のときは、前記 S J値による表示色のままでよい。

ステップ S 1 0 5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 1 0秒である。

ステップ S 1 0 6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 S 1 0 1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。オペレー夕から見ると、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 1 0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、オペレー夕が端末操作部 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夕が端末操作部 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 1 1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 1 1 1と他船 1 1 2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 1 3 2 5 m、 2 2 8 9 mが記入してある。各船は、長さ 1 0 0 m、速力 1 0ノヅトである。自船 1 1 1の進行方向は矢印 1 1 3であり、他船 1 1 2の進行方向は矢印 1 1 4であるから、両船の予定航路は点 1 1 5で互いに交差しており、両船の予定航路は、交角 1 0 3 ° である。この図の例は、横切りの場合であって、自船 1 1 1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 1 1 1の進行方向に対する他船 1 1 2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 1 1 5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 1 1 5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、両船がそれそ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、 S J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 1 1 1において携帯端末 2が計算した時々刻々の自船 S J値と他船 S J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とー 1 の間になり、 6番目において自船 S J値は一 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 1 1 1が点 1 1 5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 S J値も他船 S J値も 3になるため、クラス分けは安全である。

図 1 2は、長さ 9 0 m、速力 1 0ノットの船 1 2 1と、長さ 1 1 0 m、速力 1 0ノヅトの船 1 2 2 ·とが交角 1 7 6 ° 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 1 1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、 1 0 1 7 m、 2 2 2 8 mである。自船 1 2 1の進行方向は矢印 1 2 3であり、他船 1 2 2の進行方向は矢印 1 2 4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 S J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と一 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 S J値も他船 S J値も 3になるため、クラス分けは安全である。

図 1 3は、長さ 7 0 m、速力 1 0ノヅトの船 1 3 1と、長さ 1 0 0 m、速力 5 ノットの船 1 3 2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 1 1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、 6 2 6 m、 7 0 2 mである。自船 1 3 1の進行方向は矢印 1 3 3であり、他船 1 3 2の進行方向は矢印 1 3 4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 S J値が図中に記入されている（他船 1 3 2については全て 3 . 0 0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 1 4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 1 4 1と他船 1 4 2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 1 0 0 m、速力 1 0ノットである。自船 1 4 1の進行方向は矢印 1 4 3であり、他船 1 4 2の進行方向は矢印 1 4 4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 1 0 3 ° 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 . 4 L、左右後方向それそれ 1 . 6 Lの距離を持つバンパー 1 4 5 , 1 4 6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 S J値と他船 S J値とが図中に記入されている。 „^_/ra

PCT/JP2003/003346

17 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 14 5, 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、パンパ一値は「安全」である。

図 15は、長さ 90m、速力 10ノットの船 15 1と、長さ 1 10 m、速力 1

0ノットの船 1 52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 15 1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、左右後方向それそれ 1. 6 L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 S J値と他船 S J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 S J値が— 0. 66、他船 SJ値が — 0. 38となっているので、 S J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パンパ一 155, 156が重ならないので、バンバ一値は「安全」である。

図 16は、長さ 70m、速力 10ノットの船 161と、長さ 100 m、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 1 4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。このパンパ一モデルでは、例えば、船の長さ Lに対して船の前方向に 6. 4 L、左右後方向それそれ 1. 6 Lの距離を持つパンパ一

165, 166が表示されている。他船 162の速力が小さいため、複数時刻のパンパ一 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 S J値と他船 S J値とが図中に記入されている。 PC蘭 00薦 346

18 最初から最後まで自船 S J値、他船 S J値が 0以上となっているので、 S J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、両船のバンパ一 1 6 5 ， 1 6 6が重なっているので、バンパー値は「危険」である。その後、 4つ目の予測位置までバンパー値は「危険」である。最初及び最後は、両船のバンパ一 1 6 5 , 1 6 6が重ならないので、パンパ一値は「安全」である。

以上のように近接状況の予測は、 S J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、 S J値で危険と判定されにくい行会いや追越しの場合でもパンパ一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 6 2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 6 9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 1 0分後には、自船 6 2は区画 C一 bに進み、他船 6 9は区画 A— bに進み、他船 6 6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 6 2は他船 6 9に対して安全であるし、他船 6 6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 S J値を計算し、安全 Z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 6 2 と他船 6 9との間の S J値がやや危険のクラスに入っていれば、自船 6 2及び他船 6 9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 1 4分後には、自船 6 2は区画 B— bに進み、他船 6 9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 6 2と他船 6 9との間の S J値が危険のクラスに入るため、自船 6 2及び他船 6 9のシンボルが赤色表示される。もちろんバンパ一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 6 2が赤色表示となった場合、操船者は、危険船（他船 6 9) 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 6 2の操船者は、区画 A— aを航行している他船 6 9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電話で連絡をとつたとき、他船 6 9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（2 002年 8月 2 6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。

Claims

' 請求の範囲

1 . 各船から通信手段を用いて自船の予定航路の情報を他船に通知することにより、各船にて他船の予定航路を海図画面上に表示できるようにしたことを特徴とする操船支援システム。

2 . 1以上の船に相互に無線通信を行う端末をそれそれ搭載し、その端末が自船の予定航路の情報を送信すると共に各他船からの予定航路の情報を受信することを特徴とする請求項 1記載の操船支援システム。

3 . 1以上の船にサーバとの間で無線通信を行う端末を搭載し、各船から予定航路の情報をサーバへ収集し、サーバからは収集した全船の予定航路の情報を各船へ配信することを特徴とする請求項 1記載の操船支援システム。

4 . 前記予定航路の情報は、 1以上のウェイポイントからなることを特徴とする請求項 1又は 2記載の操船支援システム。

5 . 入港船は、港の航路の入口に所定距離まで近付いたとき、現在位置からバースまでの予定入港航路の情報を通知することを特徴とする請求項 1〜4いずれか記載の操船支援システム。

6 . 出港船は、離岸前に、バースから港の航路の出口から所定距離までの予定出港航路の情報を通知することを特徴とする請求項 1〜 5いずれか記載の操船支援システム。

7 . 予定入港航路又は予定出港航路の航行を終了した船は、航行が終了した旨を通知することを特徴とする請求項 1〜 6いずれか記載の操船支援システム。

8 . 各船は、船同士間で自動船舶認識システム（A I S ) により、現在位置、船首方位、対地針路、対地速力、船名、船の長さ、船種、識別情報等の A I S情報を交換することを特徴とする請求項 1〜 7いずれか記載の操船支援システム。

9 . 前記端末は、海図を表示した画面上に各船の現在位置、船首方位、対地針路、対地速力を表示することを特徴とする請求項 2〜 8いずれか記載の操船支援システム。

1 0 . 前記端末は、海図を表示した画面上に各船の予定航路を表示することを特徴とする請求項 2〜 9いずれか記載の操船支援システム。

1 1. 前記端末は、前記予定航路の情報及び前記 A I S情報に基づき各船の所望時刻における予測位置を計算することを特徴とする請求項 8〜 10いずれか記載の操船支援システム。

12. 前記端末は、海図を表示した画面上に各船の所望時刻における予測位置を表示することを特徴とする請求項 8〜 1 1いずれか記載の操船支援システム。

13. 画面上の各船の表示は、各船個別に表示/非表示を選択することが可能であることを特徴とする請求項 8〜 12いずれか記載の操船支援システム。

14. 前記端末は、前記予定航路の情報及び前記 A I S情報に基づき自船と他船との近接状況を予測計算することを特徴とする請求項 8〜 13いずれか記載の操船支援システム。

15. 近接状況の予測値は、 S J値であることを特徴とする請求項 14記載の操船支援システム。

16. 近接状況の予測値は、バンパー値であることを特徴とする請求項 14記載の操船支援システム。

17. 前記端末は、近接状況の予測から判定した危険船を上記画面上に注意を喚起する形式で表示することを特徴とする請求項 14〜 1 6いずれか記載の操船支援システム。