WO2014065147A1 - 船体制御方法および船体制御装置 - Google Patents

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WO2014065147A1
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WO
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ship
disturbance
fixed point
point position
hull control
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PCT/JP2013/077891
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English (en)
French (fr)
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和也 岸本
仁 前野
尚志 今坂
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Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206—Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hull control method for moving a ship to a fixed point and holding the ship at a fixed point.
  • the hull may be subjected to disturbances caused by wind or tides, and may be washed away from the fixed point position or may not be able to navigate efficiently to the fixed point position.
  • the ship shown in Patent Document 1 includes a side thruster.
  • the side thruster is a mechanism for moving the hull in the lateral direction, that is, in the starboard and port directions.
  • some conventional ships include a propeller that can be rotated in the horizontal direction in order to realize such lateral movement.
  • An object of the present invention is to provide a hull control method capable of controlling a hull equivalent to these additional equipments without carrying out large-scale additional equipments such as a side thruster and a propeller capable of turning in a starboard direction. .
  • the hull control method includes a step of acquiring a ship position and a step of detecting a disturbance direction which is a disturbance direction that gives an external force to the ship with reference to the ship.
  • the hull control method includes a step of calculating a target direction toward a fixed point position from a preset fixed point position and the own ship position, and a step of detecting a target direction at the fixed point position from a disturbance direction.
  • the hull control method calculates the navigation azimuth, which is the direction in which the ship navigates, from the target azimuth toward the fixed point position and the target azimuth at the fixed point position, and adjusts the rudder angle according to the navigation azimuth. And a step of performing.
  • the ship can sail toward the fixed point position so that the heading direction and the disturbance direction gradually coincide with each other.
  • the step of calculating the navigation direction of the hull control method of the present invention calculates the navigation direction by weighted addition of the target direction toward the fixed point position and the target direction at the fixed point position.
  • the weighted addition is set so that the weight of the heading at the fixed point position becomes heavier as the ship approaches the fixed point position.
  • This method shows a specific calculation example of the navigation direction.
  • the hull control method of the present invention includes a step of detecting the magnitude of the disturbance and a step of calculating the target ship speed at the fixed point position from the magnitude of the disturbance.
  • the hull control method includes a step of calculating a navigation ship speed, which is a speed at which the ship navigates at that time, from a target ship speed that directs the ship to a fixed position and a target ship speed at the fixed position. Adjusting the thrust according to the ship speed.
  • the optimum navigation ship speed is determined from the target ship speed for causing the ship to reach the fixed point position and the target ship speed at the fixed point position.
  • the step of calculating the navigation ship speed of the hull control method of the present invention calculates the navigation ship speed by weighted addition of the target ship speed and the ship speed at the fixed point position.
  • the weighted addition is set so that the weight of the ship speed at the fixed point position becomes heavier as the ship approaches the fixed point position.
  • This method shows a specific calculation example of navigation ship speed.
  • the hull control method of the present invention includes a step of acquiring the ship position, and a step of detecting a disturbance direction that is a direction of a disturbance that gives an external force to the ship with reference to the ship.
  • the hull control method is based on the process of setting a disturbance orthogonal line orthogonal to the disturbance direction and passing through a fixed point position, and by adjusting the thrust and steering angle, the relationship between the disturbance orthogonal line and the ship position is approximated to the disturbance direction. And advancing or reversing the ship along a parallel direction.
  • the ship can be kept near the fixed point position in a state where the heading and the disturbance direction are substantially matched.
  • the hull control method of the present invention includes a step of detecting the heading of the own ship.
  • the process of advancing or reversing the ship in the hull control method involves moving the ship backward when the ship's position is on the disturbance side with respect to the disturbance orthogonal line when the bow direction of the ship and the disturbance direction are substantially the same.
  • the ship is advanced when the ship position is on the opposite side of the disturbance with respect to the disturbance orthogonal line.
  • This method shows a specific method for switching forward and backward.
  • the hull control method of the present invention includes a step of detecting a distance that the ship is farthest from a fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and a thrust adjustment in which the distance that is the farthest is determined by the magnitude of the disturbance Reducing the thrust of the ship when longer than the threshold distance for use.
  • the hull control method of the present invention includes a step of detecting a distance that the ship is farthest from a fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and a thrust adjustment in which the distance that is the farthest is determined by the magnitude of the disturbance Increasing the thrust of the ship when it is shorter than the threshold distance for use.
  • the step of detecting the distance at which the ship is farthest from the fixed point position on the disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and the timing for turning on the thrust based on the distance at which the ship is furthest away are turned off. Adjust one of the timings.
  • the range of movement of the ship relative to the fixed point position can be further narrowed.
  • the hull control method of the present invention executes a step of moving the own ship forward or backward when the difference between the bow direction and the disturbance direction is equal to or less than a threshold value.
  • the forward / reverse control for keeping the above-mentioned ship near the fixed point position is performed only when the difference between the heading and the disturbance direction is small. As a result, the ship can be more securely retained near the fixed point position.
  • the hull control method of the present invention executes a step of changing the heading when the difference between the heading and the disturbance heading is larger than the threshold value.
  • the step of changing the heading of the hull control method of the present invention includes the step of adjusting the rudder angle while moving the boat backward to bring the heading and disturbance directions closer, and the step of adjusting the rudder angle while moving the boat forward. And a step of bringing the bow direction and the disturbance direction close to each other.
  • This method shows a specific method for changing the heading. By using this method, the heading can be easily changed using disturbance.
  • the hull control method of the present invention executes a step of moving the ship forward or backward when the own ship position is within a predetermined distance range centered on the fixed point position.
  • This hull control method includes the following steps when the ship position deviates from a predetermined range.
  • the hull control method includes a step of calculating a target direction from the fixed point position and the own ship position toward the fixed point position, a step of detecting the target direction at the fixed point position from the disturbance direction, and a target direction and fixed point toward the fixed point position.
  • a step of calculating a navigation direction which is a direction in which the ship navigates at that time from the target direction at the position.
  • This hull control method includes a step of detecting the magnitude of a disturbance, a step of calculating a ship speed at a fixed point position from the magnitude of the disturbance, a target ship speed that is a ship speed for directing the ship to a fixed point position, and a fixed point.
  • a step of calculating a navigation ship speed which is a speed at which the ship navigates at that time, from the target ship speed at the position;
  • This hull control method includes the steps of adjusting the rudder angle according to the navigation direction and adjusting the thrust according to the navigation ship speed.
  • the thrust and the steering angle may be adjusted at different timings.
  • This method does not adjust thrust and rudder angle at the same time, so the target ship movement can be realized more stably.
  • the thrust and the rudder angle may be set to discrete values.
  • This method facilitates thrust control and rudder angle control while enabling movement substantially equivalent to analog thrust control and rudder angle control.
  • the hull control method of the present invention includes a step of performing notification according to the distance between the ship position and the fixed point position.
  • the notification is set differently depending on the distance.
  • This method allows the user to intuitively understand the distance between the ship and the fixed point.
  • the hull control method of the present invention includes a step of accepting an operation input according to a fish type, a step of selecting an operation mode associated with the fish type, and a step of controlling the ship based on the selected operation mode And having.
  • the user can intuitively select how to move the ship.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the main structures of the ship which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • 3 is a flowchart of hull control according to the first embodiment of the present invention. It is a flowchart of the navigation control to the fixed point position Pp. It is a figure which shows the relationship of each parameter used for navigation control to the fixed point position Pp. It is a figure which shows the example of a wake when the navigation control of this invention is performed. It is a figure which shows the example of a setting of weighting.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a direction ship speed setting unit 41 of the hull control unit 24. It is a flowchart of fixed point holding
  • FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of a ship according to the first embodiment of the present invention.
  • the ship 10 includes a hull control device 20, a power source 30, a propeller 31, and a rudder 40.
  • the hull control device 20 includes an antenna 21, a positioning unit 22, a sensor 23, a hull control unit 24, and an operation unit 25.
  • a set of the power source 30 and the propeller 31 corresponds to a “propulsion generation unit”.
  • the antenna 21 receives the GPS positioning signal and outputs it to the positioning unit 22.
  • the positioning unit 22A performs a positioning calculation using the GPS positioning signal, and calculates the position (own ship position) Ps of the ship 10. This positioning calculation is executed at every positioning timing set in advance.
  • the positioning unit 22 outputs the calculated own ship position Ps to the hull control unit 24.
  • the sensor 23 includes, for example, a heading sensor that detects the heading ADb, a wind direction sensor, a wind speed sensor, a tide meter, and the like.
  • the sensor 23 calculates a disturbance vector VECd from the wind direction, wind speed, tidal direction, and tidal speed.
  • the disturbance vector VECd is defined by an addition vector of the wind vector VECw and the tidal vector VECt.
  • the vector direction of the wind vector VECw is determined by the wind direction, and the magnitude of the wind vector VECw is determined by the wind speed.
  • the vector direction of the tidal vector VECt is determined by the tidal direction, and the magnitude of the tidal vector VECt is determined by the tidal velocity.
  • Sensor 23 outputs the detected bow direction ADb and disturbance vector VECd to hull control unit 24.
  • the sensor 23 may output the wind vector VECw and the tidal current vector VECt to the hull control unit 24.
  • the sensor 23 may output the wind vector VECw and the tidal vector VECt to the hull control unit 24, and the hull control unit 24 may calculate the disturbance vector VECd from the wind vector VECw and the tidal vector VECt.
  • the hull control unit 24 stores a fixed point position Pp set by the user via the operation unit 25 in advance. Although a specific control method will be described later, the hull control unit 24 executes navigation control to the fixed point position or fixed point holding control based on the fixed point position Pp and the own ship position Ps. Schematically, when the distance DIS between the fixed point position Pp and the ship position Ps is larger than a predetermined value, navigation control to the fixed point position is performed, and when the distance DIS is equal to or smaller than the predetermined value, the fixed point holding control is performed. I do.
  • the hull control unit 24 controls the driving of the power source 30 based on the thrust determined by the navigation control to the fixed point position or the fixed point holding control.
  • the hull control unit 24 performs the rudder angle control of the rudder 40 based on the rudder angle determined by the navigation control to the fixed point position or the fixed point holding control.
  • the operation unit 25 is a so-called user interface device, and outputs an operation input by the user to the hull control unit 24.
  • the power source 30 is composed of a diesel engine or a motor. Further, a hybrid power mechanism that includes these diesel engines and motors and that can be used depending on the situation may be used.
  • the power source 30 is driven and controlled by the hull control unit 24.
  • the power source 30 gives the generated power to the propeller 31.
  • the rudder 40 is provided at the stern of the ship 10.
  • the rudder 40 is steered by the hull control unit 24.
  • the ship 10 navigates to a fixed point or moves forward or backward to maintain a fixed point depending on the propulsive force of the propeller 31 and the rudder angle of the rudder 40.
  • the backward movement includes a case where the propeller 31 is stopped and moved backward due to disturbance.
  • FIG. 2 is a flowchart of hull control according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a case where the distance DIS between the ship position Ps and the fixed point position Pp is separated from a predetermined value.
  • the distance DIS is equal to or smaller than the predetermined value, the movement control to the fixed point position is not performed and the fixed point holding control is performed.
  • the hull control unit 24 performs thrust control and steering angle control so that the ship 10 sails toward the fixed point position Pp based on the own ship position Ps, the fixed point position Pp, the disturbance vector VECd, and the heading ADb. .
  • the hull control unit 24 detects, as the disturbance direction ADd, a direction opposite to the direction in which the disturbance vector VECd faces and based on the fixed point position Pp.
  • the hull control unit 24 navigates the ship 10 while performing thrust control and steering angle control so that the bow direction ADb and the disturbance direction ADd substantially coincide with each other at the fixed point position Pp (S101).
  • This navigation control is continuously executed until the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide (S102: No ⁇ S101).
  • the hull control unit 24 When it is detected that the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide with each other (S102: Yes), the hull control unit 24 maintains the state where the bow direction ADb and the disturbance direction ADd substantially coincide with each other, and the fixed point position Ps and Thrust control and rudder angle control are performed so that the ship 10 stays in the region near the fixed point position Ps, and fixed point holding control is performed (S103).
  • FIG. 3 is a flowchart of the navigation control to the fixed point position Pp.
  • the navigation control shown in FIG. 3 is continuously performed at predetermined time intervals until the fixed point position Pp is reached via the navigation to the fixed point position Pp.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship of each parameter used for navigation control to the fixed point position Pp.
  • FIG. 5 is a diagram showing a wake example when the navigation control of the present invention is performed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a setting example of weighting. Unless otherwise specified, the speeds shown below are absolute speeds (ground speeds), the coordinates are the absolute coordinates of the earth surface, and the direction is the north reference direction.
  • the own ship position Ps and the fixed point position Pp are acquired (S111). Acquisition of the fixed point position Pp is executed by the user designating the coordinates of the fixed point position Pp through the operation unit 25.
  • the fixed point position Pp may be acquired only at the start timing of navigation to the fixed point position Pp.
  • the own ship position Ps is acquired from the positioning result by the positioning unit 22 described above. When the own ship position Ps and the fixed point position Pp are acquired, the distance between the two points, that is, the distance DIS from the own ship position Ps to the fixed point position Pp at this time is calculated.
  • each parameter of the disturbance element is acquired (S112).
  • the disturbance is expressed by a combination of wind and current and can be expressed by a velocity vector.
  • the wind vector VECw is acquired from the wind direction and the wind speed measured by the sensor 23.
  • the tidal vector VECt is acquired from the tidal direction and tidal velocity measured by the sensor 23.
  • the disturbance vector VECd is obtained as a combined vector of the wind vector VECw and the tidal vector VECt. Therefore, the disturbance vector VECd is calculated by adding the wind vector VECw, the power flow vector VECt, and the vector.
  • the calculated disturbance vector VECd is that of the ship position Ps.
  • the disturbance vector VECd is regarded as the disturbance vector VECd of the fixed point position Pp. Even if such a method is used, if the ship 10 actually approaches the fixed point position Pp, the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide with each other. Therefore, the disturbance vector VECd of the own ship position Ps is set to the fixed point position Pp. Even with the disturbance vector VECd, navigation control with sufficient accuracy is possible. Further, even if the ship position Ps and the fixed point position Pp are separated from each other, the disturbance vector VECd does not change greatly. Further, as the ship sails toward the fixed point position Pp, the disturbance vector VECd of the ship position Ps and the fixed point are not changed. Since there is almost no difference from the disturbance vector VECd at the position Pp, navigation control with sufficient accuracy is possible.
  • the target orientation ⁇ p toward the fixed point position is calculated by geometric calculation from the coordinates of the ship position Ps and the coordinates of the fixed point position Pp. Further, when the user operates the operation unit 25, the target ship speed Vp toward the fixed point position Pp is acquired.
  • the target bearing ⁇ d at the fixed point position Pp and the target ship speed (fixed ship speed) Vd are acquired.
  • the target azimuth ⁇ d at the fixed point position Pp is set to an azimuth opposite to the azimuth of the disturbance vector VECd.
  • the ship speed Vd at the fixed point position Pp is set to the same size as the magnitude of the disturbance vector VECd, for example. In this case, the ground speed at the fixed point position Pp is set to be zero.
  • the navigation direction ⁇ o at that time is determined using the target direction ⁇ p toward the fixed point position and the target direction ⁇ d at the fixed point position (S114).
  • the navigation direction ⁇ o is calculated using the following weighted addition formula.
  • ⁇ 1 ⁇ exp ⁇ (DIS / DISo) Therefore, ⁇ is expressed by the following equation.
  • the navigation azimuth ⁇ o By calculating the navigation azimuth ⁇ o by such an expression, the navigation azimuth ⁇ o approaches the target azimuth ⁇ p toward the fixed point position as it is far from the fixed point position Pp, and approaches the target azimuth ⁇ d at the fixed point position as it approaches the fixed point position Pp. As it gradually changes. Thereby, the ship 10 can be navigated toward the fixed point position Pp while smoothly changing the navigation direction ⁇ o from the target direction ⁇ p toward the fixed point position to the target direction ⁇ d at the fixed point position.
  • the navigation ship speed Vo at that time is determined (S115).
  • the navigation ship speed Vo is calculated using the following weighted addition formula.
  • Vo ⁇ Vp + ⁇ Vd
  • the navigation ship speed Vo approaches the target ship speed Vp toward the fixed point position as it is far from the fixed point position Pp, and the target ship at the fixed point position as it approaches the fixed point position Pp. It gradually changes so as to approach the speed Vd. Thereby, the ship 10 can be navigated toward the fixed point position Pp while smoothly changing the navigation ship speed Vo from the target ship speed Vp toward the fixed point position to the target ship speed Vd at the fixed point position.
  • the thrust applied to the power source 30 is determined using the calculated navigation ship speed Vo.
  • the rudder angle given to the rudder 40 is determined using the calculated navigation direction ⁇ o (S116).
  • the heading gradually opposes the disturbance direction while being flown by the disturbance from the navigation start position to the fixed point position Pp toward the fixed point position Pp (
  • the ship 10 can be navigated to the fixed point position Pp.
  • the bow direction can be opposed to the disturbance direction.
  • the bow direction and the disturbance direction are made to face each other (the angle formed by the direction of the disturbance vector and the bow direction is 180 °).
  • the start of the following fixed point holding control can be facilitated.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the bearing speed setting unit 41 of the hull control unit 24.
  • the bearing ship speed setting unit 41 includes a navigation condition determination unit 42 and a weighting processing unit 43.
  • the navigation condition determination unit 42 includes a fixed point direction vector calculation unit 421 and a fixed point position vector calculation unit 422.
  • the fixed point direction vector calculation unit 421 calculates a target orientation ⁇ p that goes from the fixed point position Pp and the own ship position Ps toward the fixed point position. Further, the fixed point direction vector calculation unit 421 determines a target ship speed Vp toward the fixed point position based on the operation input.
  • the fixed point position vector calculation unit 422 calculates the fixed point ship speed Vd from the disturbance vector VECd.
  • the fixed point position vector calculation unit 422 determines the fixed point ship speed Vd based on the operation input.
  • the weighting processing unit 43 includes a weighting coefficient setting unit 433, multipliers 4341, 4342, 4343, 4344, and adders 4351, 4352.
  • the weighting coefficient setting unit 433 determines the weighting coefficients ⁇ and ⁇ based on the distance DIS.
  • the multiplier 4341 is given a target orientation ⁇ p and a weighting coefficient ⁇ toward the fixed point position. At this time, the target direction ⁇ p toward the fixed point position is given after being converted into a unit vector. Multiplier 4341 multiplies target orientation ⁇ p toward the fixed point position by weighting coefficient ⁇ and outputs multiplication result ⁇ p to adder 4351.
  • the multiplier 4342 is given a target orientation ⁇ d and a weighting coefficient ⁇ at a fixed point position. At this time, the target orientation ⁇ d at the fixed point position is given after being converted into a unit vector. Multiplier 4342 multiplies target orientation ⁇ d at the fixed point position by weighting coefficient ⁇ and outputs multiplication result ⁇ d to adder 4351.
  • the adder 4351 adds the multiplication result ⁇ p and the multiplication result ⁇ d to calculate the navigation direction ⁇ 0 and outputs it.
  • the multiplier 4343 is given a target ship speed Vp toward the fixed point position and a weighting coefficient ⁇ .
  • the multiplier 4343 multiplies the target ship speed Vp toward the fixed point position by the weighting coefficient ⁇ and outputs the multiplication result ⁇ Vp to the adder 4352.
  • the multiplier 4344 is given a target ship speed Vd at a fixed point position and a weighting coefficient ⁇ .
  • the multiplier 4344 multiplies the target ship speed Vd at the fixed point position by the weighting coefficient ⁇ and outputs the multiplication result ⁇ Vd to the adder 4352.
  • the adder 4352 adds the multiplication result ⁇ Vp and the multiplication result ⁇ Vd to calculate and output the navigation ship speed Vo.
  • the ship 10 can be navigated to the fixed point position Pp while gradually changing so that the bow direction is opposed (parallel) to the disturbance direction.
  • FIG. 8 is a flowchart of the fixed point holding control.
  • FIG. 9 is a diagram showing the concept of forward / reverse switching.
  • ADb the heading
  • ADd the disturbance direction
  • the case where the bow is facing the disturbance direction is shown.
  • the forward control and reverse control described later are reversed.
  • the arrival of the fixed point position Pp can be detected by the fact that the measured ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide.
  • the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide with each other means that the own ship position Ps is within a predetermined range centered on the fixed point position Pp.
  • This range is the vicinity of the fixed point position Pp.
  • what is necessary is just to set this radius etc. suitably according to a use aspect.
  • the heading ADb is opposed to the direction of the disturbance vector VECd at the fixed point position Pp, in other words, disturbance.
  • the ship 10 is subjected to navigation control so as to be parallel to the direction ADd (S215).
  • an error angle ⁇ dd between the disturbance direction ADd and the bow direction ADb is calculated (S212).
  • the error angle ⁇ dd is obtained, for example, by subtracting the bow direction ADb from the disturbance direction ADd.
  • the reverse, that is, the disturbance direction ADd may be subtracted from the bow direction ADb.
  • the disturbance direction ADd and the bow direction ADb should be parallel when the fixed point position Pp is reached, and if the disturbance does not change, the error angle ⁇ dd should be constantly zero. It is. However, disturbances change frequently because they are determined by wind and current. Therefore, it is necessary to detect such a change in the error angle ⁇ dd in order to make the bow azimuth ADb parallel to the disturbance azimuth ADd in order to perform fixed point holding control described later.
  • a preset error angle threshold Th ⁇ dd is set.
  • the error angle threshold Th ⁇ dd is determined by the maximum value of the angle difference (error angle ⁇ dd) between the disturbance direction ADd and the bow direction ADb so that the fixed point can be easily held by forward / reverse control described later. This maximum value can be set in advance by experiments or the like.
  • the error angle threshold Th ⁇ dd is set to ⁇ 45 °.
  • the disturbance orthogonal line Lver is defined by a straight line orthogonal to the disturbance vector VECd and passing through the fixed point position Pp.
  • a region on the disturbance side and the fixed point holding region BorK with respect to the disturbance orthogonal line Lver is defined as a disturbance upper region ZoneU.
  • a region on the side opposite to the disturbance and the fixed point holding region BorK with respect to the disturbance orthogonal line Lver is defined as a disturbance lower region ZoneD.
  • the fixed point holding backward control is a control for moving the ship 10 backward at the holding boat speed, and is a control for generating thrust and rotating the screw for backward driving or causing the disturbance 10 to flow without generating thrust. It is.
  • the bow angle ADb may be adjusted to be parallel to the disturbance direction ADd by appropriately adjusting the rudder angle.
  • the fixed point holding forward control is performed (S216).
  • the fixed point holding forward control is control for moving the ship 10 forward at the holding boat speed.
  • the steering angle ADb may be adjusted as appropriate so that the bow direction ADb is parallel to the disturbance direction ADd.
  • the ship 10 when the ship 10 exists in the disturbance upper area ZoneU, the ship 10 is moved so as to reach the disturbance orthogonal line Lver in the fixed point holding area BorK, more preferably the fixed point position Pp itself. It can be moved backward (see ship 10 'in FIG. 9). Further, even when the ship 10 exists in the disturbance under zone ZoneD, the ship 10 can be moved forward so as to reach the disturbance orthogonal line Lver in the fixed point holding region BorK, more preferably the fixed point position Pp itself (FIG. 9), that is, it is possible to keep the ship 10 in a narrow range near the fixed point position Pp. Further, even if the ship 10 is one power and one rudder, the fixed point is determined according to the position of the ship 10. The ship 10 can be automatically moved so as to reach the position Pp.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a thrust control method during forward / backward travel.
  • FIG. 11 is a diagram showing the concept of thrust control.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the disturbance opposing line projection distance Ld
  • the solid line represents the time change of the wake.
  • the disturbance opposing line projection distance Ld is a distance obtained by projecting the distance between the ship position Ps and the fixed point position Pp onto the disturbance opposing line, as shown in the case of the ship 10 'in FIG.
  • the disturbance opposing line is a straight line orthogonal to the disturbance orthogonal line Lver (parallel to the disturbance direction ADd) and passing through the fixed point position Pp.
  • the disturbance opposing line projection distance Ld can be defined by the same method.
  • the thrust is turned off at the time of crossing the disturbance orthogonal line Lver when moving the ship 10 from the disturbance lower zone ZoneD to the disturbance upper zone ZoneU.
  • the thrust is turned on when the disturbance orthogonal line Lver when the ship 10 is moved from the zone ZoneU to the zone D under disturbance is crossed.
  • the ship 10 When a thrust is generated for the ship 10 existing in the disturbance under zone ZoneD and the ship 10 is advanced, the ship 10 continues to advance even if the thrust is turned off at the time of crossing the disturbance orthogonal line Lver. Then, at the position where the disturbance opposing line direction component of the thrust due to the holding ship speed coincides with the disturbance opposing line direction component of the disturbance, the ship speed of the ship 10 becomes 0, and the vehicle moves backward so as to be flowed by the disturbance.
  • the length obtained by projecting the line connecting the position where the ship speed becomes 0 and the fixed point position Pp onto the disturbance opposing line is calculated as the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (S311).
  • a preset thrust adjustment threshold Th Ldd is set for the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd.
  • the thrust adjustment threshold Th Ldd is set according to the thrust of the ship 10, the shape, the magnitude of the disturbance vector VECd, how far the ship 10 is allowed to be away from the fixed point position Pp, and the like.
  • thrust reduction control is performed (S313).
  • the correction amount ⁇ Vt is, for example, a value that can be appropriately set by the user.
  • thrust increase control is performed (S315).
  • the ship 10 when the ship 10 moves in the direction of the disturbance from the zone D under the disturbance in the thrust on Vt11 state and turns off the thrust at the time t11 across the disturbance orthogonal line Lver, the ship 10 responds to the thrust applied so far. Advance. Then, the ship 10 temporarily stops at the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (t11).
  • the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (t11) is longer than the thrust adjustment threshold Th Ldd , the next thrust Vt12 is reduced by ⁇ Vt from the current thrust Vt11.
  • the thrust Vt14 is turned on at this timing.
  • the ship 10 is caused to flow into the disturbance underneath Zone D, but again moves back to the disturbance side by the thrust Vt14.
  • the thrust Vt15 is turned on at this timing.
  • the ship 10 is caused to flow into the disturbance under zone ZoneD, but again moves back to the disturbance side by the thrust Vt15.
  • the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (t15) is reached. And pause.
  • the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (t14) is longer than the thrust adjustment threshold Th Ldd , the next thrust Vt16 is reduced by ⁇ Vt from the current thrust Vt15.
  • the thrust Vt16 is turned on at this timing.
  • the ship 10 is caused to flow in the disturbance under-zone ZoneD, but moves back to the disturbance side again by the thrust Vt16.
  • the ship 10 moves forward and backward within the range of about twice the thrust adjustment threshold Th Ldd around the disturbance orthogonal line Lver (fixed point position Pp).
  • the moving range can be narrowed gradually.
  • the ship 10 can repeat forward and backward travel in the range of about twice the thrust adjustment threshold Th Ldd around the disturbance orthogonal line Lver.
  • An adaptive process of the thrust adjustment threshold Th Ldd that gradually sets the thrust adjustment threshold Th Ldd is also possible. By performing such an adaptive process, the moving range of the ship 10 is centered on the fixed point position Pp. Further, the range can be made shorter.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the fixed point holding control unit.
  • the fixed point holding control unit 44 includes an error angle detection unit 441, a forward / reverse determination unit 442, a thrust, and a steering angle determination unit 443.
  • the error angle detector 441 calculates an error angle ⁇ dd from the disturbance direction ADd and the bow direction ADb.
  • the forward / reverse determination unit 442 sets a disturbance orthogonal line Lver from the disturbance direction ADd and the fixed point position Pp.
  • the forward / reverse determination unit 442 determines the fixed point holding area BorK from the fixed point position Pp.
  • the forward / reverse determination unit 442 performs any of the navigation control from the fixed point holding area BorK, the disturbance orthogonal line Lver, and the own ship position Ps to the fixed point position described above, the forward control for holding the fixed point, and the reverse control for holding the fixed point. select.
  • the forward / reverse determination unit 442 selects the navigation control to the fixed point position if the ship position Ps is outside the fixed point holding area BorK.
  • the forward / reverse determination unit 442 selects the backward control for holding the fixed point.
  • the forward / reverse determination unit 442 selects the forward control for holding the fixed point if the own ship position Ps is in the fixed point holding region BorK and within the disturbance under zone ZoneD based on the disturbance orthogonal line Lver.
  • the thrust / steering angle determination unit 443 determines the thrust and the steering angle from the selected control and the error angle ⁇ dd.
  • the fixed point holding control can be performed as described above.
  • FIG. 13 is a flowchart of fixed point holding control for adjusting the thrust on / off timing.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the concept of fixed point holding control by adjusting the thrust on / off timing.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the disturbance opposing line projection distance Ld
  • the solid line represents the time change of the wake.
  • the length obtained by projecting the line connecting the position where the boat speed is 0 in the disturbance upper area ZoneU and the fixed point position Pp onto the disturbance opposing line is calculated as the disturbance opposing line maximum projection distance Lddu of the disturbance upper area ZoneU ( S413).
  • the thrust off distance Rd NF is calculated from the disturbance opposing line maximum projection distance Lddu of the disturbance upper area ZoneU (S414).
  • the thrust off distance Rd NF is defined by a distance along the disturbance direction ADd with the disturbance orthogonal line Lver as a reference, on the disturbance upper area ZoneU side of the disturbance orthogonal line Lver.
  • the thrust off distance Rd NF is calculated by multiplying the disturbance opposing line maximum projection distance Lddu of the disturbance upper region ZoneU by a coefficient k d (0 ⁇ k d ⁇ 1).
  • the ship 10 After reaching the maximum reaching point of the disturbance upper region ZoneU, the ship 10 is caused to flow (reverse) by the disturbance and approaches the disturbance orthogonal line Lver. At this time, it calculates the distance DIS from the own ship position Ps and fixed point position Pp, compares the disturbance counter line component Lru of the distance DIS, a thrust on the distance Ru NF. If the disturbance opposing line component Lru of the distance DIS is greater than the thrust on distance Ru NF , the thrust remains off (S415: No).
  • the ship 10 can generate a thrust before the disturbance orthogonal line Lver is applied in a state where the thrust is off and the current is flowed by the disturbance. Therefore, overshooting is less likely than when the thrust is turned on at the timing related to the disturbance orthogonal line Lver.
  • a length obtained by projecting a line segment connecting the position at which the boat speed is 0 in the disturbance under zone ZoneD and the fixed point position Pp onto the disturbance counter line is calculated as a disturbance counter line maximum projection distance Lddd in the zone D below the disturbance ( S419).
  • the thrust on distance Ru NF is calculated from the disturbance opposing line maximum projection distance Lddd of the disturbance under zone ZoneD (S420).
  • the thrust-on distance Ru NF is defined by a distance along the disturbance direction ADd with the disturbance orthogonal line Lver as a reference on the disturbance lower zone ZoneD side than the disturbance orthogonal line Lver.
  • the thrust-on distance Ru NF is calculated by multiplying the disturbance opposing line maximum projection distance Lddd by the coefficient k u (0 ⁇ k u ⁇ 1) in the disturbance under zone ZoneD.
  • the ship 10 can turn off the thrust before the disturbance orthogonal line Lver is applied in a state where the ship 10 moves forward toward the disturbance in the thrust-on state. Therefore, it is possible to shorten the distance to advance beyond the disturbance orthogonal line Ver rather than turning off the thrust at the timing related to the disturbance orthogonal line Lver. Thereby, the ship 10 can be kept in a narrower range near the fixed point position Pp.
  • the moving range of the ship 10 across the fixed point position Pp is gradually shortened.
  • the disturbance projection line maximum projection distance of the disturbance upper region ZoneU at time t23 (> t21) as compared to the disturbance projection line maximum projection distance Lddu (t21) of the disturbance upper region ZoneU at time t21.
  • Lddu (t23) becomes shorter.
  • the disturbance opposing line maximum projection distance Lddd (t22) of the disturbance under zone ZoneD at time t22 Compared to the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (t22) of the disturbance under zone ZoneD at time t22, the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (t24) of the disturbance under zone ZoneD at time t24 (> t22). Becomes shorter.
  • the ship 10 can continue to stop at a position closer to the fixed point position Pp.
  • FIG. 15 is a flowchart of the azimuth change control.
  • FIG. 16 is a diagram showing the concept of the azimuth change control.
  • the reverse thrust and the steering angle are determined based on the error angle ⁇ dd (S811).
  • the rudder angle is set to a predetermined angle at which the ship 10 moves backward so that the bow direction ADb approaches the disturbance direction ADd.
  • the ship 10 is moved backward at this rudder angle (S812). This reverse movement may be positively propelled backward by turning on the thrust. During reverse travel, the heading ADb is measured (S813).
  • the forward thrust and the steering angle are determined so that the bow direction ADb and the disturbance direction ADd are close to each other (S814), and forward control is performed. (S815). At this time, forward control is performed so that the bow direction ADb and the disturbance direction ADd approach each other (S816: No, S822: No).
  • the ship 10 By performing such control, as shown in FIG. 16, the ship 10 once moves to the disturbance under zone ZoneD side, but the bow direction ADb and the disturbance direction ADd can be matched. Thereafter, as shown in FIG. 16, if the vehicle is simply advanced, the state in which the bow direction ADb and the disturbance direction ADd coincide can be maintained, and the above-described fixed point holding control can be easily performed.
  • FIG. 17 is a timing chart showing the concept of thrust generation, adjustment, and steering angle adjustment.
  • the upper graph in FIG. 17 is a time characteristic of the magnitude of thrust
  • the lower graph of FIG. 17 is a time characteristic of the magnitude of the steering angle.
  • the thrust is adjusted by selecting three states of forward thrust + SL, reverse thrust ⁇ SL, and zero thrust. That is, the thrust is not adjusted in an analog manner, but the thrust is adjusted by averaging the thrusts by combining the thrust-on time length (thrust-on time) and the thrust-off time length (thrust-off time). For example, in order to increase the thrust, the ratio of the thrust on time to the thrust off time is increased. On the other hand, in order to reduce the thrust, the ratio of the thrust on time to the thrust off time is lowered. Thereby, even if it is thrust of one state for each of forward and reverse, the thrust actually applied to the ship 10 can be finely adjusted.
  • the rudder angle may be adjusted by selecting a plurality of discretely set rudder angles instead of continuously adjusting. For example, in the example of FIG. 17, any of + 30 °, + 20 °, + 10 °, 0 °, ⁇ 10 °, ⁇ 20 °, and ⁇ 30 ° is selected. Thereby, the unstable steering angle adjustment which is easy to be influenced by disturbance can be suppressed.
  • the rudder angle may be changed during a period in which no thrust is generated without changing the rudder angle when the thrust is generated.
  • FIG. 18 is a block diagram showing the main configuration of a ship according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart of notification sound generation processing.
  • the hull control device and the hull control method of this embodiment are obtained by adding a communication sound generation function to the hull control device and the hull control method shown in the first embodiment.
  • the hull control device 20A of the ship 10A according to the present embodiment is obtained by adding a sound emitting unit 26 to the hull control device 20 according to the first embodiment.
  • a notification sound generation process is added to the process of the control unit 24A.
  • the sound emitting unit 26 generates a communication sound corresponding to the notification sound generation control from the hull control unit 24A.
  • the hull control unit 24 ⁇ / b> A determines the notification sound according to the flow shown in FIG. 19 and executes the notification sound generation control on the sound emitting unit 26.
  • the determination of the fixed point position Pp is detected (S911).
  • the distance DIS is calculated from the fixed point position Pp and the ship position Ps (S913).
  • the distance DIS exceeds the allowable distance threshold Th DIS (S914: Yes)
  • generation of a notification sound is started.
  • the notification sound according to the distance DIS is selected (S915).
  • FIG. 20 is a flowchart showing notification sound selection processing.
  • the flow is configured with the initial distance DIS being equal to or less than the first distance threshold Th DIS1 .
  • the sound is switched to the first notification sound having the volume f1 and the frequency f1 (S923).
  • the volume Vol1 of the first notification sound is set larger than the volume Vol0 of the initial sound.
  • the frequency f1 of the first notification sound is set higher than the frequency f0 of the initial sound.
  • the sound is switched to the second notification sound having the volume f2 and the frequency f2 (S925).
  • the volume Vol2 of the second notification sound is set larger than the volume Vol1 of the first notification sound.
  • the frequency f2 of the second notification sound is set higher than the frequency f1 of the first notification sound.
  • the volume increases and the frequency increases.
  • at least one of the volume and the frequency changes according to the distance DIS to the fixed point position Pp. Any other mode may be used.
  • the volume may be increased and the frequency may be increased as the fixed point position Pp is approached. Further, only the frequency may be increased as the distance from the fixed point position Pp increases.
  • FIG. 21A is a block diagram showing a main configuration of a ship according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 21B is a diagram showing a display screen example
  • FIG. 22 is a flowchart of the marine vessel maneuvering control determination process by fish species.
  • the hull control device and hull control method of the present embodiment are obtained by adding a boat maneuvering selection function based on fish types to the hull control device and hull control method shown in the first embodiment.
  • the hull control device 20B of the ship 10B according to the present embodiment is provided with a display unit 25B with an operation function with respect to the hull control device 20 according to the first embodiment.
  • the display unit 25B with an operation function includes a touch panel, and accepts an operation input when the user operates the display surface.
  • the display unit 25B with an operation function includes a display screen 250 having a mode as shown in FIG.
  • the display screen 250 includes an information display unit 251 that displays detection data, acquired information, and the like, and an operation input unit 252.
  • the operation input unit 252 has a plurality of operation tabs 253 each displaying a fish species name.
  • Each ship maneuvering tab 253 is associated with an individually set fish type.
  • information such as points, a ship maneuvering method, and a fixed point type are associated with each fish type.
  • FIG. 23 is a table showing an example of associating fish species with points, ship maneuvering methods, and fixed point types.
  • the point indicates a position where the fishing result of the selected fish type is high, and can correspond to the above-described fixed point position Pp.
  • the ship maneuvering method indicates the movement and holding mode of the ship with respect to the fixed point position Pp such as the above-mentioned “fixed point holding”, “fixed point holding sink”, “fixed point passing sink” and the like.
  • the fixed point type indicates the type of an object existing at a fixed point position Pp such as “fish reef”, “pier”, “buoy”, “bridge”, and the like.
  • a marine vessel maneuvering control signal including information such as a point, a marine vessel maneuvering method, and a fixed point type associated with the fish type of the operation tab 253 is generated and output to the hull control unit 24.
  • the hull control unit 24 executes appropriate ship maneuvering control, for example, navigation control to the above-mentioned fixed point position and fixed point holding control in accordance with the ship maneuvering control signal.
  • Such ship maneuvering control processing is executed by the following flow.
  • the display screen 250 with the operation input unit 252 which is a fish type selection screen is displayed (S931).
  • the operation input waiting state is maintained while displaying the fish type selection screen.
  • the content of the boat maneuvering control according to the selected fish type is selected (S933).

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Abstract

【課題】左右動を行うための大がかりな追加装備を行わなくても、同等の船体制御が可能な船体制御方法を提供する。 【解決手段】定点位置Ｐｐを設定するとともに、自船位置Ｐｓ、外乱方位ＡＤｄ、船首方位ＡＤｂを順次取得する。定点位置Ｐｐにおいて外乱方位ＡＤｄと船首方位ＡＤｂとが略一致するように、定点位置Ｐｐに向けて船１０を航行させる（Ｓ１０１）。船１０が定点位置Ｐｐに到着するまでは（Ｓ１０２：Ｎｏ）、この航行を継続する。船１０が定点位置Ｐｐに到着すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、外乱方位ＡＤｄと船首方位ＡＤｂとを略一致させた状態で、舵角の調整と船１０の前進もしくは後進とを組み合わせて、外乱対向ライン方向の定点位置Ｐｐを含む所定範囲内に船１０を保持する。

Description

船体制御方法および船体制御装置
　本発明は、船を定点に移動させたり、船を定点に保持するための船体制御方法に関する。
　従来、漁の効率を向上させる等の目的のために、漁師は、予め目的の魚が多く生息すると考えられる位置（例えば、魚礁や瀬）において漁を行っている。この場合、例えば、当該位置にて船舶を定点保持した状態で漁を行ったり、当該定点を通過しながら漁を行うことで、より効率的な漁が実現できる。
　また、このような目的位置（定点位置）にできる限り効率良く到達することも漁の効率を向上させるためには必要である。
　しかしながら、海上では、風や潮流等による外乱を船体が受けて、定点位置から流されてしまったり、定点位置まで効率良く航行できないことがある。
　このため、従来、風や潮流を受けても、船舶を定点に留めたり、定点への移動時には定点方向に船首方向が向くようにする船体制御方法が各種考案されている。たとえば、特許文献１に示す船舶では、サイドスラスターを備えている。サイドスラスターとは、船体を横方向、すなわち右舷左舷方向へ移動させるための機構である。また、従来の船舶には、このような横方向の移動を実現するために、水平方向に回動可能なプロペラを備えるものもある。
特開２００２－８７３８９号公報
　しかしながら、上述のようなサイドスラスターや、右左舷方向に回動可能なプロペラは、非常に大がかりなものであり、コストも高く、経済性を重視する漁船の場合には、大幅なコスト高となるため、これらサイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラを、容易に装備することができない。
　したがって、プレジャーボートや小型漁船では、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行うことなく、船を定点保持する船体制御を行う必要がある。
　また、プレジャーボートや小型漁船では、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行うことなく、船を定点に効率良く航行させる船体制御を行う必要がある。この際、単に定点に船を移動させるだけでは、定点到着時の船の姿勢によっては外乱の影響を大きく受け、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行っていなければ、定点保持が容易に行えなくなることがあり、定点到着時の船の姿勢は重要である。
　この発明の目的は、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行わなくても、これら追加装備と同等の船体制御が可能な船体制御方法を提供することにある。
　この発明の船体制御方法は、自船位置を取得する工程と、自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程とを有する。船体制御方法は、予め設定した定点位置と自船位置とから定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、外乱方位から定点位置での目標方位を検出する工程とを有する。船体制御方法は、定点位置に向かう目標方位と定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程と、航行方位に応じて舵角を調整する工程と、を有する。
　この方法では、自船が定点位置に近づくにつれて、船首方位と外乱方位とが徐々に略一致していくように、船を定点位置に向けて航行させることができる。
　また、この発明の船体制御方法の航行方位を算出する工程は、定点位置に向かう目標方位と定点位置での目標方位との重み付け加算によって航行方位を算出する。重み付け加算は、自船が定点位置に近づくほど定点位置の船首方位の重みが重くなるように設定されている。
　この方法では、航行方位の具体的な算出例を示している。
　また、この発明の船体制御方法は、外乱の大きさを検出する工程と、外乱の大きさから前記定点位置での目標船速を算出する工程とを有する。船体制御方法は、自船を定点位置に向かわせる目標船速と、定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程と、航行船速に応じて推力を調整する工程と、を有する。
　この方法では、自船を定点位置に到達させるための目標船速と定点位置での目標船速とから最適な航行船速が決定される。
　また、この発明の船体制御方法の航行船速を算出する工程は、目標船速と定点位置の船速との重み付け加算によって、航行船速を算出する。重み付け加算は、自船が定点位置に近づくほど定点位置の船速の重みが重くなるように設定されている。
　この方法では、航行船速の具体的な算出例を示している。
　また、この発明の船体制御方法は、自船位置を取得する工程と、自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程と、を有する。船体制御方法は、外乱方位に対して直交し定点位置を通る外乱直交ラインを設定する工程と、推力と舵角を調整することにより、外乱直交ラインと自船位置との関係から外乱方位に略平行な方向に沿って自船を前進もしくは後進させる工程と、を有する。
　この方法では、船首方位と外乱方位とを略一致させた状態で、自船を定点位置付近に留めることができる。
　また、この発明の船体制御方法は、自船の船首方位を検出する工程を有する。船体制御方法の自船を前進もしくは後進させる工程は、自船の船首方位と外乱方位とが略一致する場合に、自船位置が外乱直交ラインに対して外乱側にあるときに自船を後進させ、自船位置が外乱直交ラインに対して外乱と反対側にあるときに自船を前進させる。
　この方法では、前後進を切り替えるための具体的な方法を示している。
　また、この発明の船体制御方法は、外乱方位に平行な外乱対向ライン上において船が定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、最も離間する距離が外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも長い場合に船の推力を低減させる工程を、有する。
　また、この発明の船体制御方法は、外乱方位に平行な外乱対向ライン上において船が定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、最も離間する距離が外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも短い場合に船の推力を上昇させる工程を、有する。
　これらの方法では、前後進時の具体的な推力調整方法を示している。これらの方法を用いることにより、船を定点位置の付近に、より正確に留めることができる。
　また、この発明の船体制御方法は、外乱方位に平行な外乱対向ライン上において船が定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、最も離間する距離に基づいて推力をオンさせるタイミングとオフさせるタイミングのいずれか一方を調整する。
　この方法では、定点位置に対する船の移動範囲を、さらに狭くすることができる。
　また、この発明の船体制御方法は、船首方位と外乱方位との差分が閾値以下の場合に自船を前進もしくは後進させる工程を実行する。
　この方法では、船首方位と外乱方位との差分が小さい時にのみ、上述の船を定点位置付近に留める前後進制御が行われる。これにより、船を定点位置付近に、さらに確実に留めることができる。
　また、この発明の船体制御方法は、船首方位と外乱方位との差分が閾値より大きな場合に船首方位を変更する工程を実行する。
　この方法では、船首方位と外乱方位との差分が大きくても、その差分が小さくなるように、船首方位を容易に変更することができる。
　また、この発明の船体制御方法の船首方位を変更する工程は、船を後進させながら舵角を調整して船首方位と外乱方位とを近づける工程と、船を前進させながら舵角を調整して船首方位と外乱方位を近づける工程と、を有する。
　この方法では、船首方位の変更の具体的な方法を示している。そして、この方法を用いることで、外乱を利用して、船首方位を容易に変更することができる。
　また、この発明の船体制御方法は、自船位置が、定点位置を中心とする所定距離範囲内にある場合に、船を前進もしくは後進させる工程を実行する。この船体制御方法は、自船位置が所定範囲から外れる場合に、次の各工程を有する。この船体制御方法は、定点位置と自船位置とから前記定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、外乱方位から定点位置での目標方位を検出する工程と、定点位置に向かう目標方位と定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程を有する。この船体制御方法は、外乱の大きさを検出する工程と、外乱の大きさから定点位置の船速を算出する工程と、自船を定点位置に向かわせる船速である目標船速と、定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程を有する。この船体制御方法は、航行方位に応じた舵角を調整し、航行船速に応じて推力を調整する工程を有する。
　この方法では、自船位置が定点位置に近い場合に、上述の定点位置付近に船を留める前後進制御が行われ、自船位置が定点位置から離れた場合に、上述の定点位置に向けて船を航行させる制御が行われる。これにより、状況に応じて、船を適切に定点位置に移動させるか、定点位置付近に留まらせることができる。
　また、この発明の船体制御方法は、推力と舵角の調整を異なるタイミングで実行してもよい。
　この方法では、推力と舵角の調整を同時に行わないため、目標とする船の移動を、より安定して実現することができる。
　また、この発明の船体制御方法は、推力および舵角は離散的な値に設定してもよい。
　この方法では、アナログ的な推力制御や舵角制御と略同等な移動を可能としながら、推力制御および舵角制御が容易になる。
　また、この発明の船体制御方法は、自船位置と定点位置との距離に応じて通知を行う工程を、有する。通知は、距離によって異なるように設定されている。
　この方法では、ユーザに、自船と定点との距離を直感的に理解させることができる。
　また、この発明の船体制御方法は、魚種によって操作入力を受け付ける工程と、魚種に関連付けられた操業態様を選択する工程と、選択された操業態様に基づいて前記自船の制御を行う工程と、を有する。
　この方法では、ユーザが船の移動のさせ方を直感的に選択することができる。
　この発明によれば、右左舷方向への移動が可能な追加装備を行わなくても、外乱の影響による不要な船の動きを抑制して、所望の船体制御が可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る船体制御のフローチャートである。 定点位置Ｐｐへの航行制御のフローチャートである。 定点位置Ｐｐへの航行制御に用いる各パラメータの関係を示す図である。 本発明の航行制御を行った場合の航跡例を示す図である。 重み付けの設定例を示す図である。 船体制御部２４の方位船速設定部４１の構成を示すブロック図である。 定点保持制御のフローチャートである。 前後進の切り替え概念を示す図である。 前後進時の推力制御方法を示すフローチャートである。 推力制御概念を示す図である。 定点保持制御部の構成を示すブロック図である。 推力オンオフタイミングを調整する定点保持制御のフローチャートである。 推力オンオフタイミングの調整による定点保持制御の概念を示す図である。 方位変更制御のフローチャートである。 方位変更制御の概念を示す図である。 推力の発生、調整および舵角の調整の概念を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図である。 通知音の発生処理のフローチャートである。 通知音の選択処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図、および、表示画面例を示す図である。 魚種による操船制御決定処理のフローチャートである。 魚種とポイント、操船方法、定点種別の関連付け例を示す表である。
　本発明の第１の実施形態に係る船体制御装置を備える船体制御方法について、図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図である。
　船１０は、船体制御装置２０、動力源３０、プロペラ３１、および舵４０を備える。船体制御装置２０は、アンテナ２１、測位部２２、センサ２３、船体制御部２４、および操作部２５を備える。動力源３０およびプロペラ３１の組が「推進力発生部」に相当する。
　アンテナ２１は、ＧＰＳ測位信号を受信し、測位部２２へ出力する。測位部２２Ａは、ＧＰＳ測位信号を用いて測位演算を実行し、船１０の位置（自船位置）Ｐｓを算出する。この測位演算は、予め設定した測位タイミング毎に実行される。測位部２２は、算出した自船位置Ｐｓを、船体制御部２４へ出力する。
　センサ２３は、例えば、船首方位ＡＤｂを検出するヘディングセンサ、風向センサ、風速センサ、潮流計等を備える。センサ２３は、風向、風速、潮流方向、潮流速度から外乱ベクトルＶＥＣｄを算出する。外乱ベクトルＶＥＣｄは、風ベクトルＶＥＣｗと、潮流ベクトルＶＥＣｔとの加算ベクトルによって定義される。風ベクトルＶＥＣｗのベクトル方向は、風向によって決定され、風ベクトルＶＥＣｗの大きさは、風速によって決定される。潮流ベクトルＶＥＣｔのベクトル方向は、潮流方向によって決定され、潮流ベクトルＶＥＣｔの大きさは、潮流速度によって決定される。
　センサ２３は、検出した船首方向ＡＤｂ、外乱ベクトルＶＥＣｄを、船体制御部２４へ出力する。なお、センサ２３は、風ベクトルＶＥＣｗや潮流ベクトルＶＥＣｔを、船体制御部２４に出力しても良い。また、センサ２３が風ベクトルＶＥＣｗや潮流ベクトルＶＥＣｔを船体制御部２４に出力し、船体制御部２４が風ベクトルＶＥＣｗや潮流ベクトルＶＥＣｔから外乱ベクトルＶＥＣｄを算出してもよい。
　船体制御部２４は、予め操作部２５を介してユーザが設定した定点位置Ｐｐを記憶している。具体的な制御方法は後述するが、船体制御部２４は、定点位置Ｐｐと自船位置Ｐｓとに基づいて、定点位置への航行制御もしくは定点保持制御を実行する。概略的には、定点位置Ｐｐと自船位置Ｐｓとの距離ＤＩＳが所定値よりも大きい場合には、定点位置への航行制御を行い、距離ＤＩＳが所定値以下の場合には、定点保持制御を行う。
　船体制御部２４は、定点位置への航行制御もしくは定点保持制御で決定した推力に基づいて動力源３０の駆動制御を行う。船体制御部２４は、定点位置への航行制御もしくは定点保持制御で決定した舵角に基づいて舵４０の舵角制御を行う。
　操作部２５は、所謂ユーザインターフェース機器であり、ユーザによる操作入力を、船体制御部２４へ出力する。
　動力源３０は、ディーゼルエンジンやモータからなる。また、これらディーゼルエンジンとモータを備え、状況に応じて使い分けるハイブリッド動力機構であってもよい。動力源３０は、船体制御部２４によって駆動制御される。動力源３０は、発生した動力をプロペラ３１に与える。
　舵４０は、船１０の船尾に備え付けられている。舵４０は、船体制御部２４によって舵角制御される。
　このような構成から、船１０は、プロペラ３１の推進力と、舵４０の舵角によって、定点へ航行したり、定点保持するように前進もしくは後退する。なお、この際、後退は、プロペラ３１を停止させて外乱によって後退する場合も含む。
　そして、このような構成からなる船１０は、概略的には、図２に示すようなフローで船体制御を行う。図２は本発明の実施形態に係る船体制御のフローチャートである。なお、図２では、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとの距離ＤＩＳが所定値よりも離間している場合について示している。ここで、距離ＤＩＳが所定値以下の場合には、定点位置への移動制御は行われず、定点保持制御となる。
　まず、船体制御部２４は、自船位置Ｐｓ、定点位置Ｐｐ、外乱ベクトルＶＥＣｄ、および船首方位ＡＤｂに基づいて、定点位置Ｐｐに向かって船１０を航行させるように推力制御と舵角制御を行う。この際、船体制御部２４は、外乱ベクトルＶＥＣｄの向く方向と逆方向で且つ定点位置Ｐｐを基点する方位を外乱方位ＡＤｄとして検出する。そして、船体制御部２４は、定点位置Ｐｐにおいて船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが略一致するように、推力制御と舵角制御をしながら船１０を航行させる（Ｓ１０１）。
　この航行制御は、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとが略一致するまで継続的に実行させる（Ｓ１０２：Ｎｏ→Ｓ１０１）。
　自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとが略一致したことを検出すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、船体制御部２４は、船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが略一致した状態を維持しながら定点位置Ｐｓおよび定点位置Ｐｓの近傍領域に船１０が留まり続けるように、推力制御と舵角制御を行い、定点保持制御を行う（Ｓ１０３）。
　次に、定点位置Ｐｐへの航行制御の具体的方法について、図を参照して説明する。図３は定点位置Ｐｐへの航行制御のフローチャートである。図３に示す航行制御は、定点位置Ｐｐへの航行を介して、定点位置Ｐｐに到達するまでの間、所定の時間間隔で、継続的に行われる。図４は定点位置Ｐｐへの航行制御に用いる各パラメータの関係を示す図である。図５は本発明の航行制御を行った場合の航跡例を示す図である。図６は重み付けの設定例を示す図である。なお、特にことわりをおかなければ、以下に示す速度は絶対速度（対地速度）であり、座標は地球表面の絶対座標であり、方位は、北基準の方位である。
　定点位置Ｐｐへの航行制御は、まず、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとを取得する（Ｓ１１１）。定点位置Ｐｐの取得は、ユーザが操作部２５によって、定点位置Ｐｐの座標を指定することにより実行される。なお、定点位置Ｐｐの取得は、定点位置Ｐｐへの航行開始のタイミングのみで行えばよい。自船位置Ｐｓは、上述の測位部２２による測位結果により取得される。自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとを取得すると、この二点間の距離、すなわち、この時点での自船位置Ｐｓから定点位置Ｐｐまでの距離ＤＩＳが算出される。
　次に、外乱要素の各パラメータを取得する（Ｓ１１２）。外乱は、風と潮流との合成で表され、速度ベクトルによって表現できる。風ベクトルＶＥＣｗは、センサ２３で計測した風向、風速から取得される。潮流ベクトルＶＥＣｔは、センサ２３で計測した潮流方向、潮流速度から取得される。外乱ベクトルＶＥＣｄは、風ベクトルＶＥＣｗと潮流ベクトルＶＥＣｔとの合成ベクトルとして得られる。したがって、外乱ベクトルＶＥＣｄは、風ベクトルＶＥＣｗと潮流ベクトルＶＥＣｔとベクトル加算により算出される。
　なお、この際、センサ２３は船１０に装着されているため、算出される外乱ベクトルＶＥＣｄは自船位置Ｐｓのものであるが、この外乱ベクトルＶＥＣｄを、定点位置Ｐｐの外乱ベクトルＶＥＣｄと見なす。このような方法を用いても、実際に、船１０が定点位置Ｐｐに近づけば、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとが略一致するので、自船位置Ｐｓの外乱ベクトルＶＥＣｄを定点位置Ｐｐの外乱ベクトルＶＥＣｄとしても、十分な精度での航行制御が可能である。また、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐが離れていたとしても、外乱ベクトルＶＥＣｄは大きく変化することはなく、さらに、定点位置Ｐｐに向かって航行するにつれ、自船位置Ｐｓの外乱ベクトルＶＥＣｄと定点位置Ｐｐの外乱ベクトルＶＥＣｄとの間に殆ど差が無くなるので、十分な精度での航行制御が可能である。
　次に、自船位置Ｐｓを基準とした定点位置Ｐｐに向かう目標方位ψｐ、定点位置Ｐｐに向かう目標船速Ｖｐ、定点位置Ｐｐでの目標方位ψｄ、および目標船速（定点船速）Ｖｄを取得する（Ｓ１１３）。
　定点位置に向かう目標方位ψｐは、自船位置Ｐｓの座標と定点位置Ｐｐの座標とから幾何学計算により算出される。また、ユーザが操作部２５を操作することで、定点位置Ｐｐに向かう目標船速Ｖｐ、を取得する。
　また、ユーザが操作部２５を操作することで、定点位置Ｐｐでの目標方位ψｄ、および目標船速（定点船速）Ｖｄを取得する。定点位置Ｐｐでの目標方位ψｄは、外乱ベクトルＶＥＣｄの方位と対向する方位に設定される。定点位置Ｐｐでの船速Ｖｄは、例えば、外乱ベクトルＶＥＣｄの大きさと同じ大きさに設定される。この場合、定点位置Ｐｐでの対地船速は０になるように設定される。
　次に、定点位置に向かう目標方位ψｐと定点位置での目標方位ψｄとを用いて、その時点での航行方位ψｏを決定する（Ｓ１１４）。
　この際、次の重み付け加算式を用いて、航行方位ψｏを算出する。
　ψｏ＝αψｐ＋βψｄ　ここで、α＋β＝１である。また、定点位置Ｐｐへの航行開始タイミングでの自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとの距離をＤＩＳｏとし、その時点での距離をＤＩＳとした場合に、αは次のように定義される。
　α＝１－ｅｘｐ－（ＤＩＳ／ＤＩＳｏ）　したがって、βは次式で表される。
　β＝ｅｘｐ－（ＤＩＳ／ＤＩＳｏ）　このようなα，βは、距離ＤＩＳに応じて、図６のように変化する。すなわち、αは、距離ＤＩＳが短くなるほど小さくなり、βは距離ＤＩＳが長くなるほど大きくなる。
　このような式で航行方位ψｏを算出することで、航行方位ψｏは、定点位置Ｐｐから遠いほど定点位置に向かう目標方位ψｐに近づき、定点位置Ｐｐに近づくほど定点位置での目標方位ψｄに近づくように、徐々に変化する。これにより、定点位置に向かう目標方位ψｐから定点位置での目標方位ψｄに航行方位ψｏを滑らかに変化させながら、定点位置Ｐｐに向かって船１０を航行させることができる。
　次に、定点位置に向かう目標船速Ｖｐと定点位置での目標船速Ｖｄとを用いて、その時点での航行船速Ｖｏを決定する（Ｓ１１５）。
　この際、次の重み付け加算式を用いて、航行船速Ｖｏを算出する。
　Ｖｏ＝αＶｐ＋βＶｄ　ここで、α、βは、上述の航行方位ψｏと同じ定義である。
　このような式で航行船速Ｖｏを算出することで、航行船速Ｖｏは、定点位置Ｐｐから遠いほど定点位置に向かう目標船速Ｖｐに近づき、定点位置Ｐｐに近づくほど定点位置での目標船速Ｖｄに近づくように、徐々に変化する。これにより、定点位置に向かう目標船速Ｖｐから定点位置での目標船速Ｖｄに航行船速Ｖｏを滑らかに変化させながら、定点位置Ｐｐに向かって船１０を航行させることができる。
　次に、算出した航行船速Ｖｏを用いて、動力源３０に与える推力を決定する。また、算出した航行方位ψｏを用いて、舵４０に与える舵角を決定する（Ｓ１１６）。
　以上のような処理を行うことで、図５に示すように、定点位置Ｐｐへの航行開始位置から定点位置Ｐｐに向かって、外乱に流されながらも、徐々に船首方位が外乱方位に対向（平行）するように変化しながら、船１０を定点位置Ｐｐまで航行することができる。そして、船１０は定点位置Ｐｐに到達した時点で、船首方位を外乱方位に対向させることができる。このように、定点位置Ｐｐにおいて、船首方位と外乱方位とを対向させる（外乱ベクトルの方向と船首方向との成す角が１８０°）ことで、一動力、一舵の船１０であっても、次に示す定点保持の制御の開始を容易にすることができる。
　上述の説明では、船体制御部２４を１つの素子として、各処理を行う場合を示したが、図７に示すように、複数の機能部に分割して、上述の処理を行ってもよい。図７は、船体制御部２４の方位船速設定部４１の構成を示すブロック図である。
　方位船速設定部４１は、航行条件決定部４２と、重み付け処理部４３を備える。航行条件決定部４２は、定点方向ベクトル算出部４２１と定点位置ベクトル算出部４２２を備える。
　定点方向ベクトル算出部４２１は、定点位置Ｐｐと自船位置Ｐｓとから定点位置に向かう目標方位ψｐを算出する。また、定点方向ベクトル算出部４２１は、操作入力に基づいて定点位置に向かう目標船速Ｖｐを決定する。
　定点位置ベクトル算出部４２２は、外乱ベクトルＶＥＣｄから定点船速Ｖｄを算出する。また、定点位置ベクトル算出部４２２は、操作入力に基づいて定点船速Ｖｄを決定する。
　重み付け処理部４３は、重み付け係数設定部４３３、乗算器４３４１，４３４２，４３４３，４３４４、加算器４３５１，４３５２を備える。
　重み付け係数設定部４３３は、距離ＤＩＳに基づいて重み付け係数α，βを決定する。
　乗算器４３４１には、定点位置に向かう目標方位ψｐと重み付け係数αが与えられる。この際、定点位置に向かう目標方位ψｐは単位ベクトル化された後に与えられる。乗算器４３４１は、定点位置に向かう目標方位ψｐに重み付け係数αを乗算して、乗算結果αψｐを加算器４３５１に出力する。
　乗算器４３４２には、定点位置での目標方位ψｄと重み付け係数βが与えられる。この際、定点位置での目標方位ψｄは単位ベクトル化された後に与えられる。乗算器４３４２は、定点位置での目標方位ψｄに重み付け係数βを乗算して、乗算結果βψｄを加算器４３５１に出力する。
　加算器４３５１は、乗算結果αψｐと乗算結果βψｄとを加算して、航行方位ψ０を算出し、出力する。
　乗算器４３４３には、定点位置に向かう目標船速Ｖｐと重み付け係数αが与えられる。乗算器４３４３は、定点位置に向かう目標船速Ｖｐに重み付け係数αを乗算して、乗算結果αＶｐを加算器４３５２に出力する。
　乗算器４３４４には、定点位置での目標船速Ｖｄと重み付け係数βが与えられる。乗算器４３４４は、定点位置での目標船速Ｖｄに重み付け係数βを乗算して、乗算結果βＶｄを加算器４３５２に出力する。
　加算器４３５２は、乗算結果αＶｐと乗算結果βＶｄとを加算して、航行船速Ｖｏを算出し、出力する。
　このような構成であっても、上述のように、徐々に船首方位が外乱方位に対向（平行）するように変化しながら、船１０を定点位置Ｐｐまで航行することができる。
　次に、定点位置Ｐｐに到達した船１０を、定点位置Ｐｐに保持する定点保持制御について説明する。図８は定点保持制御のフローチャートである。図９は前後進の切り替え概念を示す図である。なお、以下、定点保持制御状態では、船首方位をＡＤｂとし、外乱方位（外乱ベクトルＶＥＣｄに対向する方位）をＡＤｄとして説明する。また、以下の説明では、船首が外乱方向を向いている場合を示す。なお、船尾が外乱方向を向いている場合には、後述の前進制御と後進制御が逆になる。
　定点位置Ｐｐの到達は、測位した自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとが略一致したことによって検出できる。ここで、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとが略一致するとは、例えば、定点位置Ｐｐを中心とする所定範囲内に自船位置Ｐｓが入ったことを意味している。具体的な例としては、定点位置Ｐｐを中心として、船１０の３艇身分程度の長さを半径とする円内の領域に、自船位置Ｐｓが入ったことを意味している。この領域を、以下、定点保持動作領域ＢｏｒＫ（図９参照）とする。この範囲が、定点位置Ｐｐの近傍となる。なお、この半径等は使用態様等に応じて適宜設定すればよい。
　自船位置Ｐｓが定点保持領域ＢｏｒＫ内にないことを検出すると（Ｓ２１１：Ｎｏ）、上述のように、定点位置Ｐｐにおいて、船首方位ＡＤｂが外乱ベクトルＶＥＣｄの方向と対向するように、言い換えれば外乱方位ＡＤｄと平行になるように、船１０を航行制御する（Ｓ２１５）。
　自船位置Ｐｓが定点保持領域ＢｏｒＫ内にあることを検出すると（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）、以下の定点保持制御を実行する。
　具体的には、自船位置Ｐｓが定点保持領域ＢｏｒＫ内にあることを検出すると（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）、外乱方位ＡＤｄと船首方位ＡＤｂとの誤差角Δψｄｄを算出する（Ｓ２１２）。誤差角Δψｄｄは、例えば、外乱方位ＡＤｄから船首方位ＡＤｂを減算することによって得られる。なお、逆、すなわち、船首方位ＡＤｂから外乱方位ＡＤｄを減算してもよい。
　外乱ベクトルＶＥＣｄが一定で変化しない場合、定点位置Ｐｐに到達した時点で、外乱方位ＡＤｄと船首方位ＡＤｂは平行なはずであり、外乱が変化しなければ誤差角Δψｄｄは定常的に０になるはずである。しかしながら、外乱は、風と潮流によって決定されるので、頻繁に変化する。したがって、後述の定点保持制御を行うために、船首方位ＡＤｂを外乱方位ＡＤｄと平行にするためには、このような誤差角Δψｄｄの変化を検出する必要がある。
　誤差角Δψｄｄには、予め設定された誤差角閾値ＴｈΔψｄｄが設定されている。誤差角閾値ＴｈΔψｄｄは、後述の前後進制御により定点保持が容易に行えるような外乱方位ＡＤｄと船首方位ＡＤｂとの角度差（誤差角Δψｄｄ）の最大値によって決定される。この最大値は、予め実験等によって設定することができる。具体的な例としては、誤差角閾値ＴｈΔψｄｄは、±４５°に設定される。
　誤差角Δψｄｄが誤差角閾値ＴｈΔψｄｄよりも大きければ（Ｓ２１３：Ｎｏ）、後述する方位変更制御を実行する（Ｓ２１８）。誤差角Δψｄｄが誤差角閾値ＴｈΔψｄｄ以下であれば、自船位置Ｐｓが外乱直交ラインＬｖｅｒに対して、外乱側であるか、外乱側でないかを検出する。
　外乱直交ラインＬｖｅｒは、外乱ベクトルＶＥＣｄに直交し、且つ定点位置Ｐｐを通る直線によって定義される。外乱直交ラインＬｖｅｒを基準として外乱側で且つ定点保持領域ＢｏｒＫの領域を、外乱上領域ＺｏｎｅＵとする。外乱直交ラインＬｖｅｒを基準として外乱と反対側で且つ定点保持領域ＢｏｒＫの領域を、外乱下領域ＺｏｎｅＤとする。
　自船位置Ｐｓが外乱上領域ＺｏｎｅＵにあることを検出すると（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、定点保持用後進制御を行う（Ｓ２１７）。定点保持用後進制御とは、船１０を保持用船速で後進させる制御であり、推力を発生して後進用にスクリューを回転させたり、推力を発生せずに外乱に流されるようにする制御である。なお、この定点保持用後進制御中に、舵角を適宜調整して船首方位ＡＤｂを外乱方位ＡＤｄと平行になるように、調整してもよい。
　自船位置Ｐｓが外乱下領域ＺｏｎｅＤにあることを検出すると（Ｓ２１４：Ｎｏ）、定点保持用前進制御を行う（Ｓ２１６）。定点保持用前進制御とは、船１０を保持用船速で前進させる制御である。なお、この定点保持用前進制御中に、舵角を適宜調整して船首方位ＡＤｂを外乱方位ＡＤｄと平行になるように、調整してもよい。
　このような制御を行うことで、船１０が外乱上領域ＺｏｎｅＵに存在する場合には、定点保持領域ＢｏｒＫ内の外乱直交ラインＬｖｅｒ、より好ましくは定点位置Ｐｐそのものに到達するように、船１０を後進させることができる（図９の船１０'参照）。また、船１０が外乱下領域ＺｏｎｅＤに存在する場合にも、定点保持領域ＢｏｒＫ内の外乱直交ラインＬｖｅｒ、より好ましくは定点位置Ｐｐそのものに到達するように、船１０を前進させることができる（図９の船１０"参照）。すなわち、船１０を定点位置Ｐｐ付近の狭い範囲に留まらせることができる。さらに、一動力、一舵の船１０であっても、船１０の位置に応じて定点位置Ｐｐに到達するように、自動で船１０を移動させることができる。
　次に、上述の前後進制御を更に具体的に説明する。図１０は、前後進時の推力制御方法を示すフローチャートである。図１１は推力制御概念を示す図である。図１１では、横軸が時間であり、縦軸が外乱対向ライン射影距離Ｌｄであり、実線は航跡の時間変化を示す。
　外乱対向ライン射影距離Ｌｄとは、図９の船１０'の場合に示すように、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとの距離を、外乱対向ラインに射影した距離である。外乱対向ラインとは、外乱直交ラインＬｖｅｒに直交し（外乱方位ＡＤｄに平行であり）、定点位置Ｐｐを通る直線である。なお、図９の場合では、外乱対向ライン上に船１０'が存在する場合を示したが、それ以外の場合も同様の方法で、外乱対向ライン射影距離Ｌｄを定義できる。
　また、図１０の推力制御方法では、図１１に示すように、外乱下領域ＺｏｎｅＤから外乱上領域ＺｏｎｅＵに船１０を移動させる際の外乱直交ラインＬｖｅｒを交差した時点で推力をオフにし、外乱上領域ＺｏｎｅＵから外乱下領域ＺｏｎｅＤに船１０を移動させる際の外乱直交ラインＬｖｅｒを交差した時点で推力をオンにする。
　外乱下領域ＺｏｎｅＤに存在する船１０に対して推力を発生して当該船１０を前進させると、外乱直交ラインＬｖｅｒと交差する時点で推力をオフにしても、船１０は前進を続ける。そして、保持用船速による推力の外乱対向ライン方向成分と外乱の外乱対向ライン方向成分とが一致する位置で船１０の船速は０となり、外乱に流されるように後進する。
　この船速が０となる位置と定点位置Ｐｐとを結ぶ線分を外乱対向ラインに射影させた長さを、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄとして算出する（Ｓ３１１）。
　外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄに対しては、予め設定された推力調整閾値ＴｈＬｄｄが設定されている。推力調整閾値ＴｈＬｄｄは、船１０の推力、形状、外乱ベクトルＶＥＣｄの大きさ、定点位置Ｐｐに対してどれだけ船１０が離れても許容させるか等によって設定される。
　外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄが推力調整閾値ＴｈＬｄｄよりも長いことを検出すると（Ｓ３１２：Ｙｅｓ）、推力低減制御を行う（Ｓ３１３）。推力低減制御は、次回の推力を今回の推力よりも低くする制御である。例えば、今の推力をＶｔ（ｎ）とし、次回の推力をＶｔ（ｎ＋１）とし、補正量をδＶｔとすると、
　Ｖｔ（ｎ＋１）＝Ｖｔ（ｎ）－δＶｔ　によって算出する。補正量δＶｔは、例えば、ユーザによって適宜設定可能な値である。
　外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄが推力調整閾値ＴｈＬｄｄよりも短いことを検出すると（Ｓ３１２：Ｎｏ，Ｓ３１４：Ｙｅｓ）、推力上昇制御を行う（Ｓ３１５）。推力上昇制御は、次回の推力を今回の推力よりも高くする制御である。例えば、今の推力をＶｔ（ｎ）とし、次回の推力をＶｔ（ｎ＋１）とし、補正量をδＶｔとすると、
　Ｖｔ（ｎ＋１）＝Ｖｔ（ｎ）＋δＶｔ　によって算出する。
　外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄが推力調整閾値ＴｈＬｄｄより短くもなく、長くもない場合、すなわち、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄが推力調整閾値ＴｈＬｄｄが一致する場合には（Ｓ３１２：Ｎｏ，Ｓ３１４：Ｎｏ）、推力を変更しない。
　このような制御を行うことで、図１１に示すように、船１０は移動する。
　まず、外乱下領域ＺｏｎｅＤから推力オンＶｔ１１状態で船１０が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインＬｖｅｒを横切った時刻ｔ１１で推力をオフにすると、これまでに加わった推力に応じて、船１０は前進する。そして、船１０は、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１１）で一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１１）が推力調整閾値ＴｈＬｄｄより長いので、次回の推力Ｖｔ１２を今回の推力Ｖｔ１１からδＶｔ低減させる。
　この後、船１０は、外乱により流されて外乱直交ラインＬｖｅｒをよこぎると、このタイミングで推力Ｖｔ１２をオンにする。船１０は、外乱下領域ＺｏｎｅＤに流されるが、推力Ｖｔ１２により再度外乱側に折り返し移動する。
　次に、外乱下領域ＺｏｎｅＤから推力オンＶｔ１２状態で船１０が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインＬｖｅｒを横切った時刻ｔ１２で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１２）まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１２）が推力調整閾値ＴｈＬｄｄよりまだ長いので、次回の推力Ｖｔ１３を今回の推力Ｖｔ１２からさらにδＶｔ低減させる。
　この後、船１０は、外乱により流されて外乱直交ラインＬｖｅｒをよこぎると、このタイミングで推力Ｖｔ１３をオンにする。船１０は、外乱下領域ＺｏｎｅＤに流されるが、推力Ｖｔ１３により再度外乱側に折り返し移動する。
　次に、外乱下領域ＺｏｎｅＤから推力オンＶｔ１３状態で船１０が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインＬｖｅｒを横切った時刻ｔ１３で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１３）まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１３）が推力調整閾値ＴｈＬｄｄよりまだ長いので、次回の推力Ｖｔ１４を今回の推力Ｖｔ１３からさらにδＶｔ低減させる。
　この後、船１０は、外乱により流されて外乱直交ラインＬｖｅｒをよこぎると、このタイミングで推力Ｖｔ１４をオンにする。船１０は、外乱下領域ＺｏｎｅＤに流されるが、推力Ｖｔ１４により再度外乱側に折り返し移動する。
　次に、外乱下領域ＺｏｎｅＤから推力オンＶｔ１４状態で船１０が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインＬｖｅｒを横切った時刻ｔ１４で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１４）まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１４）が推力調整閾値ＴｈＬｄｄより短いので、次回の推力Ｖｔ１５を今回の推力Ｖｔ１４からδＶｔ上昇させる。
　この後、船１０は、外乱により流されて外乱直交ラインＬｖｅｒをよこぎると、このタイミングで推力Ｖｔ１５をオンにする。船１０は、外乱下領域ＺｏｎｅＤに流されるが、推力Ｖｔ１５により再度外乱側に折り返し移動する。
　次に、外乱下領域ＺｏｎｅＤから推力オンＶｔ１５状態で船１０が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインＬｖｅｒを横切った時刻ｔ１５で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１５）まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄ（ｔ１４）が推力調整閾値ＴｈＬｄｄより長いので、次回の推力Ｖｔ１６を今回の推力Ｖｔ１５からδＶｔ低減させる。
　この後、船１０は、外乱により流されて外乱直交ラインＬｖｅｒをよこぎると、このタイミングで推力Ｖｔ１６をオンにする。船１０は、外乱下領域ＺｏｎｅＤに流されるが、推力Ｖｔ１６により再度外乱側に折り返し移動する。
　このように、上述の定点保持制御を行うことで、船１０は、外乱直交ラインＬｖｅｒ（定点位置Ｐｐ）を中心として、推力調整閾値ＴｈＬｄｄの約２倍の範囲で、前後進するように、徐々に移動範囲を狭くすることができる。さらに、船１０は、外乱直交ラインＬｖｅｒを中心として、推力調整閾値ＴｈＬｄｄの約２倍の範囲で、前後進を繰り返すようにすることができる。
　なお、推力調整閾値ＴｈＬｄｄを徐々に小さく設定する推力調整閾値ＴｈＬｄｄの適応処理も可能であり、このような適応処理を行うことで、船１０の移動範囲を、定点位置Ｐｐを中心とする更に短い範囲にすることができる。
　なお、このような定点保持制御も１つの演算素子でなく、複数の機能部で実現する異ができる。図１２は、定点保持制御部の構成を示すブロック図である。
　定点保持制御部４４は、誤差角検出部４４１、前後進決定部４４２、推力、舵角決定部４４３を備える。誤差角検出部４４１は、外乱方位ＡＤｄと船首方位ＡＤｂとから誤差角Δψｄｄを算出する。前後進決定部４４２は、外乱方位ＡＤｄと定点位置Ｐｐとから外乱直交ラインＬｖｅｒを設定する。前後進決定部４４２は、定点位置Ｐｐから定点保持領域ＢｏｒＫを決定する。
　前後進決定部４４２は、定点保持領域ＢｏｒＫ、外乱直交ラインＬｖｅｒ、および自船位置Ｐｓから、上述の定点位置への航行制御、定点保持用の前進制御、定点保持用の後進制御のいずれかを選択する。前後進決定部４４２は、自船位置Ｐｓが定点保持領域ＢｏｒＫ外であれば、定点位置への航行制御を選択する。前後進決定部４４２は、自船位置Ｐｓが定点保持領域ＢｏｒＫ内であり、且つ外乱直交ラインＬｖｅｒに基づく外乱上領域ＺｏｎｅＵ内であれば、定点保持用の後進制御を選択する。前後進決定部４４２は、自船位置Ｐｓが定点保持領域ＢｏｒＫ内であり、且つ外乱直交ラインＬｖｅｒに基づく外乱下領域ＺｏｎｅＤ内であれば、定点保持用の前進制御を選択する。
　推力、舵角決定部４４３は、選択された制御と、誤差角Δψｄｄとから推力、および舵角を決定する。
　このような構成であっても、上述のように、定点保持制御を行うことができる。
　次に、別の定点保持制御方法について具体的に説明する。図１３は、推力オンオフタイミングを調整する定点保持制御のフローチャートである。図１４は、推力オンオフタイミングの調整による定点保持制御の概念を示す図である。図１４において、横軸が時間であり、縦軸が外乱対向ライン射影距離Ｌｄであり、実線は航跡の時間変化を示す。
　なお、以下の説明では、自船が推力オン状態からオフ状態に切り替わったタイミングからを説明する。推力オフ状態（Ｓ４１１）になっても、それまでに加えられた推力により、船１０は前進を続ける。そして、保持用船速による推力の外乱対向ライン方向成分と外乱の外乱対向ライン方向成分とが一致する位置で船１０の船速は０となる。このタイミングを、外乱上領域ＺｏｎｅＵの最大到達点として検出する（Ｓ４１２）。
　この外乱上領域ＺｏｎｅＵにおける船速が０となる位置と定点位置Ｐｐとを結ぶ線分を外乱対向ラインに射影させた長さを、外乱上領域ＺｏｎｅＵの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｕとして算出する（Ｓ４１３）。
　外乱上領域ＺｏｎｅＵの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｕから、推力オフ距離ＲｄＮＦを算出する（Ｓ４１４）。推力オフ距離ＲｄＮＦとは、外乱直交ラインＬｖｅｒよりも外乱上領域ＺｏｎｅＵ側で、外乱直交ラインＬｖｅｒを基準とした外乱方位ＡＤｄに沿った距離によって規定される。
　推力オフ距離ＲｄＮＦは、係数ｋｄ（０＜ｋｄ＜１）を、外乱上領域ＺｏｎｅＵの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｕに乗算することによって算出される。
　ＲｄＮＦ＝ｋｄ＊Ｌｄｄｕ　外乱上領域ＺｏｎｅＵの最大到達点に到達後は、船１０は外乱によって流され（後進し）、外乱直交ラインＬｖｅｒに近づいていく。この際、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとから距離ＤＩＳを算出し、当該距離ＤＩＳの外乱対向ライン成分Ｌｒｕと、推力オン距離ＲｕＮＦとを比較する。距離ＤＩＳの外乱対向ライン成分Ｌｒｕが推力オン距離ＲｕＮＦよりも大きければ、推力はオフのままである（Ｓ４１５：Ｎｏ）。
　距離ＤＩＳの外乱対向ライン成分Ｌｒｕが推力オン距離ＲｕＮＦに一致したことを検出すると（Ｓ４１５：Ｙｅｓ）、推力をオンにする（Ｓ４１６）。
　これにより、船１０は、推力オフ状態で外乱に流された状態で、外乱直交ラインＬｖｅｒに係る前に推力を発生することができる。したがって、外乱直交ラインＬｖｅｒを係ったタイミングで推力をオンするよりも、オーバーシュートしにくくなる。
　次に、推力オン状態（Ｓ４１７）になっても、船１０は、すぐに前進するわけではなく、外乱によって流される。そして、保持用船速による推力の外乱対向ライン方向成分の仕事量と外乱の外乱対向ライン方向成分の仕事量とが一致する位置で船１０は外乱によって流されなくなり、船速は０となる。このタイミングを、外乱下領域ＺｏｎｅＤの最大到達点として検出する（Ｓ４１８）。
　この外乱下領域ＺｏｎｅＤにおける船速が０となる位置と定点位置Ｐｐとを結ぶ線分を外乱対向ラインに射影させた長さを、外乱下領域ＺｏｎｅＤの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｄとして算出する（Ｓ４１９）。
　外乱下領域ＺｏｎｅＤの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｄから、推力オン距離ＲｕＮＦを算出する（Ｓ４２０）。推力オン距離ＲｕＮＦとは、外乱直交ラインＬｖｅｒよりも外乱下領域ＺｏｎｅＤ側で、外乱直交ラインＬｖｅｒを基準とした外乱方位ＡＤｄに沿った距離によって規定される。
　推力オン距離ＲｕＮＦは、係数ｋｕ（０＜ｋｕ＜１）を、外乱下領域ＺｏｎｅＤの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｄに乗算することによって算出される。
　ＲｕＮＦ＝ｋｕ＊Ｌｄｄｄ　外乱下領域ＺｏｎｅＤの最大到達点に到達後は、船１０は推力によって前進し、外乱直交ラインＬｖｅｒに近づいていく。この際、自船位置Ｐｓと定点位置Ｐｐとから距離ＤＩＳを算出し、当該距離ＤＩＳの外乱対向ライン成分Ｌｒｄと、推力オフ距離ＲｄＮＦとを比較する。距離ＤＩＳの外乱対向ライン成分Ｌｒｄが推力オフ距離ＲｄＮＦよりも大きければ、推力はオンのままである（Ｓ４２１：Ｎｏ）。
　距離ＤＩＳの外乱対向ライン成分Ｌｒｄが推力オフ距離ＲｄＮＦに一致したことを検出すると（Ｓ４２１：Ｙｅｓ）、推力をオフにする（Ｓ４２２）。
　これにより、船１０は、推力オン状態で外乱に向かって前進した状態で、外乱直交ラインＬｖｅｒに係る前に推力をオフにすることができる。したがって、外乱直交ラインＬｖｅｒを係ったタイミングで推力をオフするよりも、外乱直交ラインＶｅｒを越えて前進する距離を短くすることができる。これにより、船１０を定点位置Ｐｐ付近のより狭い範囲に留まらせることができる。
　以下、上述の制御を繰り返していく。これにより、図１４に示すように、定点位置Ｐｐを挟んだ船１０の移動範囲は徐々に短くなる。具体的な例としては、時間ｔ２１での外乱上領域ＺｏｎｅＵの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｕ（ｔ２１）と比較して、時間ｔ２３（＞ｔ２１）での外乱上領域ＺｏｎｅＵの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｕ（ｔ２３）は短くなる。同様に、時間ｔ２２での外乱下領域ＺｏｎｅＤの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｄ（ｔ２２）と比較して、時間ｔ２４（＞ｔ２２）での外乱下領域ＺｏｎｅＤの外乱対向ライン最大射影距離Ｌｄｄｄ（ｔ２４）は短くなる。
　このように、推力オン、推力オフのタイミングを調整することで、より定点位置Ｐｐに近い位置に船１０が止まり続けるようにすることができる。
　次に、方位変更制御の具体的な方法について説明する。図１５は、方位変更制御のフローチャートである。図１６は方位変更制御の概念を示す図である。
　上述のように、誤差角Δψｄｄが誤差角閾値ＴｈΔψｄｄよりも大きいことを検出すると、誤差角Δψｄｄに基づいて後進推力と舵角を決定する（Ｓ８１１）。この際、舵角は、船首方位ＡＤｂが外乱方位ＡＤｄに近づくように船１０が後進する所定角に設定されている。
　この舵角で船１０を後進させる（Ｓ８１２）。この後進は、推力をオンにして後ろ方向へ積極的に推進させるとよい。後進時には、船首方位ＡＤｂを測定する（Ｓ８１３）。
　船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが近づくように（Ｓ８１３：Ｎｏ，Ｓ８２１：Ｎｏ））、後進制御を行う。
　船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが許容範囲を超えた場合は（Ｓ８１３：Ｙｅｓ）、船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄが近づくように、前進推力と舵角を決定し（Ｓ８１４）、前進制御を行う（Ｓ８１５）。この際、船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが近づくように（Ｓ８１６：Ｎｏ，Ｓ８２２：Ｎｏ）、前進制御を行う。
　船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが許容範囲を超えた場合は（Ｓ８１６：Ｙｅｓ）、再び上述の後進制御を行う。
　船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが一致していれば（Ｓ８２１：ＹｅｓまたはＳ８２２：Ｙｅｓ）、方位変更制御を終了する。
　このような制御を行うことで、図１６に示すように、船１０は一旦外乱下領域ＺｏｎｅＤ側に移動するが、船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとを一致させることができる。その後、図１６に示すように、単に前進すれば、船首方位ＡＤｂと外乱方位ＡＤｄとが一致した状態を保持することができ、上述の定点保持制御へ、容易に移行することができる。
　そして、この方位変更制御を用いることで、外乱に流されて後進する過程を利用するので、外乱に逆らいながら前進して船首方位ＡＤｂを変更する場合の生じてしまう方位変更のためだけの過剰な負荷がかからない。これにより、容易に方位変更を行うことができる。また、前進しながらの方位変更では、定点位置Ｐｐ付近に戻るのに大きく旋回する必要が生じるが、後進を行うことで、より短い航行距離で定点位置Ｐｐ付近に船１０を復帰させることができる。
　なお、推力の発生、調整と舵角の調整については、次に示すような関係を保つようにするとよい。図１７は、推力の発生、調整および舵角の調整の概念を示すタイミングチャートである。図１７の上段のグラフは推力の大きさの時間特性であり、図１７の下段のグラフは舵角の大きさの時間特性である。
　図１７の上段に示すように、推力は、前進推力＋ＳＬ、後進推力－ＳＬ、推力無し０の三状態を選択することで、推力を調整する。すなわち、アナログ的に推力を調整するのではなく、推力オンの時間長（推力オン時間）と推力オフの時間長（推力オフ時間）とを組合せ、推力の平均化により推力を調整している。例えば、推力を上昇させるには、推力オフ時間に対する推力オン時間の比率を高くする。一方、推力を低減させるには、推力オフ時間に対する推力オン時間の比率を低くする。これにより、前進、後進それぞれ一状態の推力であっても、実際に船１０に加わる推力を微調整することができる。
　図１７の下段に示すように、舵角は、連続的に調整するのではなく、離散的に設定した複数の舵角を選択することにより調整してもよい。例えば、図１７の例であれば、＋３０°，＋２０°，＋１０°，０°，－１０°，－２０°，－３０°のいずれかを選択する。これにより、外乱に影響されやすい不安定な舵角調整を抑制することができる。
　さらに、図１７に示すように、推力の発生時には舵角を変更せずに、推力を発生していない期間に舵角を変更してもよい。このように、推力の発生と舵角の変更を個別に行うことで、これらを同時に行うことによって生じる船１０の進行方向の不安定な振る舞いを抑制することができる。
　次に、第２の実施形態に係る船体制御方法および船体制御装置について、図を参照して説明する。図１８は、本発明の第２の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図である。図１９は通知音の発生処理のフローチャートである。
　本実施形態の船体制御装置および船体制御方法は、第１の実施形態に示した船体制御装置および船体制御方法に対して、通信音発生機能を追加したものである。
　図１８に示すように、本実施形態の船１０Ａの船体制御装置２０Ａは、第１の実施形態の船体制御装置２０に対して、放音部２６を追加したものであり、これに伴って船体制御部２４Ａの処理に通知音発生処理が追加されたものである。
　放音部２６は、船体制御部２４Ａからの通知音発生制御に応じた通信音を発生する。
　船体制御部２４Ａは、図１９に示すフローにより通知音を決定し、通知音発生制御を放音部２６に実行する。
　まず、定点位置Ｐｐの決定を検出する（Ｓ９１１）。定点位置Ｐｐに到着後（Ｓ９１２）、定点位置Ｐｐと自船位置Ｐｓとから距離ＤＩＳを算出する（Ｓ９１３）。距離ＤＩＳが許容距離閾値ＴｈＤＩＳを超えると（Ｓ９１４：Ｙｅｓ）、通知音の発生を開始する。そして、距離ＤＩＳに応じた通知音を選択する（Ｓ９１５）。
　そして、距離が許容距離閾値ＴｈＤＩＳを超え続けている間は（Ｓ９１６：Ｎｏ）、通知音を発生し続ける。距離ＤＩＳが許容距離閾値ＴｈＤＩＳを以内になると（Ｓ９１６：Ｙｅｓ）、通知音の発生を止める（Ｓ９１７）。
　次に、通知音の選択処理について、図を参照して説明する。図２０は通知音の選択処理を示すフローチャートである。なお、図２０では、初期の距離ＤＩＳが第１距離閾値ＴｈＤＩＳ１以下の場合を最初としてフローを構成している。
　初期の距離ＤＩＳが第１距離閾値ＴｈＤＩＳ１以下の場合、音量Ｖｏｌ０で周波数ｆ０からなる初期音を発生させる（Ｓ９２１）。
　次に、船１０が外乱に流される等により移動し、距離ＤＩＳが第１距離閾値ＴｈＤＩＳ１より長くなると（Ｓ９２２：Ｙｅｓ）、音量Ｖｏｌ１で周波数ｆ１からなる第１通知音に切り替える（Ｓ９２３）。第１通知音の音量Ｖｏｌ１は、初期音の音量Ｖｏｌ０よりも大きく設定されている。第１通知音の周波数ｆ１は、初期音の周波数ｆ０よりも高く設定されている。
　これにより、船１０が定点位置Ｐｐから第１距離閾値ＴｈＤＩＳ１よりも離れると、より音量が大きく、周波数の高い通知音が放音される。これにより、ユーザは、船１０が定点位置Ｐｐから、第１距離閾値ＴｈＤＩＳ１よりも離れたことを知ることができる。この際、音量Ｖｏｌ１を音量Ｖｏｌ０よりも大きくし、周波数ｆ１を周波数ｆ０よりも高くすることで、ユーザにとって、より感知し易い音になり、定点位置Ｐｐから離れたことを通知する効果を高くすることができる。
　次に、船１０が外乱によってさらに流される等により移動し、距離ＤＩＳが第２距離閾値ＴｈＤＩＳ２より長くなると（Ｓ９２４：Ｙｅｓ）、音量Ｖｏｌ２で周波数ｆ２からなる第２通知音に切り替える（Ｓ９２５）。第２通知音の音量Ｖｏｌ２は、第１通知音の音量Ｖｏｌ１よりも大きく設定されている。第２通知音の周波数ｆ２は、第１通知音の周波数ｆ１よりも高く設定されている。
　これにより、船１０が定点位置Ｐｐから第２距離閾値ＴｈＤＩＳ１よりも離れると、より音量が大きく、周波数の高い通知音が放音される。これにより、ユーザは、船１０が定点位置Ｐｐから、第１距離閾値ＴｈＤＩＳ１よりも更に遠い第２距離閾値ＴｈＤＩＳ２よりも離れたことを知ることができる。この際、音量Ｖｏｌ２を音量Ｖｏｌ１よりも大きくし、周波数ｆ２を周波数ｆ１よりも高くすることで、ユーザにとって、より感知し易い音になり、定点位置Ｐｐからさらに離れたことを通知する効果を高くすることができる。
　なお、上述の説明では、定点位置Ｐｐから遠ざかるほどに、音量が大きくなり、周波数が高くなる例を示したが、定点位置Ｐｐまでの距離ＤＩＳに応じて音量と周波数の少なくとも一方が変化する態様であれば、他の態様であってもよい。例えば、定点位置Ｐｐに近づくほど、音量が大きくなり、周波数が高くなるようにしてもよい。また、定点位置Ｐｐから離れるほど、周波数のみが高くなるようにしてもよい。
　次に、第３の実施形態に係る船体制御方法および船体制御装置について、図を参照して説明する。図２１（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図であり、図２１（Ｂ）は、表示画面例を示す図である。図２２は魚種による操船制御決定処理のフローチャートである。
　本実施形態の船体制御装置および船体制御方法は、第１の実施形態に示した船体制御装置および船体制御方法に対して、魚種による操船選択機能を追加したものである。
　図２１（Ａ）に示すように、本実施形態の船１０Ｂの船体制御装置２０Ｂは、第１の実施形態の船体制御装置２０に対して、操作機能付き表示部２５Ｂを備えたものである。
　操作機能付き表示部２５Ｂは、タッチパネルからなり、表示面をユーザが操作することで、操作入力を受け付ける。操作機能付き表示部２５Ｂは、図２１（Ｂ）に示すような態様からなる表示画面２５０を備える。
　表示画面２５０は、探知データや取得情報等を表示する情報表示部２５１と、操作入力部２５２とを備える。操作入力部２５２には、それぞれ魚種名が表示された操作タブ２５３が複数配列されている。
　各操船タブ２５３は、それぞれ個別に設定された魚種に関連付けされている。また、各魚種には、図２３に示すように、ポイント、操船方法、定点種別等の情報が関連付けられている。図２３は、魚種とポイント、操船方法、定点種別の関連付け例を示す表である。ポイントは、選択された魚種の釣果が高い位置を示すものであり、上述の定点位置Ｐｐに対応させることができる。操船方法は、上述の「定点保持」、「定点保持流し」、「定点通過流し」等の定点位置Ｐｐに対する船の移動、保持態様を示すものである。定点種別とは、「魚礁」、「桟橋」、「ブイ」、「橋」等の定点位置Ｐｐに存在する対象物の種類を示すものである。
　ユーザが操作タブ２５３を操作すると、操作タブ２５３の魚種に関連付けられたポイント、操船方法、定点種別等の情報を含む操船制御信号が生成され、船体制御部２４に出力される。船体制御部２４は、操船制御信号に応じて、適切な操船制御、例えば上述の定点位置への航行制御や、定点保持制御を実行する。
　このような操船制御処理は、次に示すフローによって実行される。
　まず、魚種別選択画面である操作入力部２５２付きの表示画面２５０を表示する（Ｓ９３１）。次に、操作入力が無ければ（Ｓ９３２：Ｎｏ）、魚種別選択画面を表示しながら、操作入力待ち状態を維持する。操作入力が有ったことを検出すると（Ｓ９３２：Ｙｅｓ）、選択された魚種に応じた操船制御内容を選択する（Ｓ９３３）。
　そして、選択された操船制御内容に応じた操船制御を開始する（Ｓ９３４）。
　このような構成および処理を用いることで、ユーザが魚種を選択するだけで、適切な操船制御が自動で実行される。
１０，１０Ａ：船、２０，２０Ａ：船体制御装置、２１：アンテナ、２２：測位部、２３：センサ、２４：船体制御部、２５：操作部、２５Ｂ：操作機能付き表示部、２６：放音部、３０：動力源、３１：プロペラ、４０：舵、４１：方位船速設定部、４２：航行条件決定部、４３：重み付け処理部、４２１：定点方向ベクトル算出部、４２２：定点位置ベクトル算出部、４３３：重み付け係数設定部、４３４１，４３４２，４３４３，４３４４：乗算器、４３５１，４３５２：加算器、４４：定点保持制御部、４４１：誤差角検出部、４４２：前後進決定部、４４３：推力，舵角決定部

Claims (28)

  1. 　自船位置を取得する工程と、
    　自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程と、
    　予め設定した定点位置と前記自船位置とから前記定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、
    　前記外乱方位から前記定点位置での目標方位を検出する工程と、
    　前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程と、
    　前記航行方位に応じて舵角を調整する工程と、を有する、船体制御方法。
  2. 　請求項１に記載の船体制御方法であって、
    　前記航行方位を算出する工程は、
    　前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位との重み付け加算によって、前記航行方位を算出し、
    　前記重み付け加算は、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標方位の重みが重くなるように設定されている、船体制御方法。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の船体制御方法であって、
    　前記外乱の大きさを検出する工程と、
    　前記外乱の大きさから前記定点位置での目標船速を算出する工程と、
    　前記自船を前記定点位置に向わせる目標船速と、前記定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程と、
    　前記航行船速に応じて推力を調整する工程と、を有する、船体制御方法。
  4. 　請求項３に記載の船体制御方法であって、
    　前記航行船速を算出する工程は、
    　前記定点位置に向わせる目標船速と前記定点位置での目標船速との重み付け加算によって、前記航行船速を算出し、
    　前記重み付け加算は、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標船速の重みが重くなるように設定されている、船体制御方法。
  5. 　自船位置を取得する工程と、
    　自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程と、
    　前記外乱方位に対して直交し定点位置を通る外乱直交ラインを設定する工程と、
    　推力と舵角を調整することにより、前記外乱直交ラインと前記自船位置との関係から前記外乱方位に略平行な方向に沿って自船を前進もしくは後進させる工程と、を有する、船体制御方法。
  6. 　請求項５に記載の船体制御方法であって、
    　自船の船首方位を検出する工程を有し、
    　前記自船の船首方位と外乱方位とが略一致する場合に、
    　前記自船を前進もしくは後進させる工程は、前記自船位置が前記外乱直交ラインに対して外乱側にあるときに前記自船を後進させ、前記自船位置が前記外乱直交ラインに対して外乱と反対側にあるときに前記自船を前進させる、船体制御方法。
  7. 　請求項５または請求項６に記載の船体制御方法であって、
    　前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、
    　前記最も離間する距離が、前記外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも長い場合に、前記船の推力を低減させる工程を、有する、船体制御方法。
  8. 　請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、
    　前記最も離間する距離が、前記外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも短い場合に、前記船の推力を上昇させる工程を、有する、船体制御方法。
  9. 　請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、
    　前記最も離間する距離に基づいて推力をオンさせるタイミングとオフさせるタイミングのいずれか一方を調整する、船体制御方法。
  10. 　請求項５乃至請求項９のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記船首方位と前記外乱方位との差分が閾値以下の場合に前記自船を前進もしくは後進させる工程を実行する、船体制御方法。
  11. 　請求項１０に記載の船体制御方法であって、
    　前記船首方位と前記外乱方位との差分が前記閾値より大きな場合に前記船首方位を変更する工程を実行する、船体制御方法。
  12. 　請求項１１に記載の船体制御方法であって、
    　前記船首方位を変更する工程は、
    　前記船を後進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づける工程と、
    　前記船を前進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づける工程と、
    　を有する、船体制御方法。
  13. 　請求項５乃至請求項１２のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記自船位置が、前記定点位置を中心とする所定距離範囲内にある場合に、前記船を前進もしくは後進させる工程を実行し、
    　前記自船位置が前記所定範囲から外れる場合に、
    　前記定点位置と前記自船位置とから前記定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、
    　前記外乱方位から前記定点位置での目標方位を検出する工程と、
    　前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程と、
    　前記外乱の大きさを検出する工程と、
    　前記外乱の大きさから前記定点位置での目標船速を算出する工程と、
    　前記自船を前記定点位置に向わせる目標船速と、前記定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程と、
    　前記航行方位に応じた舵角を調整し、前記航行船速に応じて推力を調整する工程と、を実行する、船体制御方法。
  14. 　請求項３乃至請求項１３のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記推力と前記舵角の調整を異なるタイミングで実行する、船体制御方法。
  15. 　請求項３乃至請求項１４のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記推力および前記舵角は離散的な値に設定されている、船体制御方法。
  16. 　請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　前記自船位置と前記定点位置との距離に応じて通知を行う工程を、有し、
    　前記通知は、前記距離によって異なるように設定されている、船体制御方法。
  17. 　請求項３乃至請求項１６のいずれかに記載の船体制御方法であって、
    　魚種によって操作入力を受け付ける工程と、
    　前記魚種に関連付けられた操業態様を選択する工程と、
    　選択された操業態様に基づいて前記自船の制御を行う工程と、を有する船体制御方法。
  18. 　自船位置を取得する測位部と、
    　自船を基準として該自船に対して外からの付勢力を与える外乱の方向である外乱方位と該外乱の大きさを検出するセンサと、
    　前記自船の推力および舵角を設定する船体制御部と、を備え、
    　前記船体制御部は、
    　予め設定した定点位置と前記自船位置とから決定される前記定点位置に向かう目標方位と、前記外乱方位から決定される前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出し、
    　前記外乱の大きさから決定される前記定点位置での目標船速と、前記自船を前記定点位置に向かわせる目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出し、
    　前記航行船速に応じて推力を調整し、前記航行方位に応じた舵角を調整する、船体制御装置。
  19. 　請求項１８に記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記定点位置に向かわせる目標船速と前記定点位置での目標船速との重み付け加算によって、前記航行船速を算出し、
    　前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位との重み付け加算によって、前記航行方位を算出し、
    　前記重み付け加算は、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標船速の重みが重くなり、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標方位の重みが重くなるように設定されている、船体制御装置。
  20. 　自船位置を取得する測位部と、
    　自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出するセンサと、
    　前記自船の推力および舵角を設定する船体制御部と、を備え、
    　前記船体制御部は、
    　前記外乱方位に対して直交し定点位置を通る外乱直交ラインを設定し、
    　前記外乱直交ラインと前記自船位置との関係から前記外乱方位に略平行な方向に沿って自船を前進もしくは後進させるように、前記推力と前記舵角を調整する、船体制御装置。
  21. 　請求項２０に記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出し、
    　前記最も離間する距離が、前記外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも長い場合に前記推力を低減させ、
    　前記最も離間する距離が、前記推力調整用の閾値距離よりも短い場合に前記推力を上昇させる、船体制御装置。
  22. 　請求項２０または請求項２１のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出し、前記最も離間する距離に基づいて前記推力をオンさせるタイミングとオフさせるタイミングのいずれか一方を調整する、船体制御装置。
  23. 　請求項２０乃至請求項２２のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記船首方位と前記外乱方位との差分が閾値以下の場合に前記自船を前進もしくは後進させる工程を実行し、
    　前記船首方位と前記外乱方位との差分が前記閾値より大きな場合に前記船首方位を変更する工程を実行する、船体制御装置。
  24. 　請求項２３に記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記船を後進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づけ、前記船を前進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づけるように、前記推力と前記舵角を調整する、船体制御装置。
  25. 　請求項２０乃至請求項２４のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記自船位置が、前記定点位置を中心とする所定距離範囲内にある場合に、前記船を前進もしくは後進させ、
    　前記自船位置が前記所定範囲から外れる場合に、前記定点位置と前記自船位置とから決定される前記定点位置に向かう目標方位と、前記外乱方位から決定される前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出し、
    　前記外乱の大きさから決定される前記定点位置での目標船速と、前記自船を前記定点位置に向かわせる目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出し、
    　前記航行船速に応じて推力を調整し、前記航行方位に応じた舵角を調整する、船体制御装置。
  26. 　請求項１８乃至請求項２５のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    　前記船体制御部は、
    　前記推力と前記舵角の調整を異なるタイミングで実行する、船体制御装置。
  27. 　請求項１８乃至請求項２６のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    　前記自船位置と前記定点位置との距離に応じて通知を行う通知部を備え、
    　前記船体制御部は、前記距離によって異なる通知を行うように、前記通知部を制御する、船体制御装置。
  28. 　請求項１８乃至請求項２７のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    　魚種によって操作入力を受け付け、前記魚種に関連付けられた操業態様を選択する操作入力部を備え、
    　前記船体制御部は、選択された操業態様に基づいて前記自船の制御を行う、船体制御装置。
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