WO2018179443A1 - 船舶の航行補助システム - Google Patents

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WO2018179443A1
WO2018179443A1 PCT/JP2017/013852 JP2017013852W WO2018179443A1 WO 2018179443 A1 WO2018179443 A1 WO 2018179443A1 JP 2017013852 W JP2017013852 W JP 2017013852W WO 2018179443 A1 WO2018179443 A1 WO 2018179443A1
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water area
hull
navigation
assistance system
navigation assistance
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PCT/JP2017/013852
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崇 橋爪
昭史 藤間
宙 山本
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本田技研工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B79/10—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation using sensors, e.g. pressure sensors, strain gauges or accelerometers
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    • B63H20/08—Means enabling movement of the position of the propulsion element, e.g. for trim, tilt or steering; Control of trim or tilt
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    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • 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
    • G05D1/0055—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots with safety arrangements
    • G05D1/0066—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots with safety arrangements for limitation of acceleration or stress
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • B63B43/18—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for preventing collision or grounding; reducing collision damage

Definitions

  • the present invention relates to a ship navigation assistance system.
  • Patent Document 1 describes a ship control system that changes an engine control parameter in a water area with a speed limit so as to achieve an appropriate navigation speed in the water area.
  • Patent Document 2 describes a ship control system that allows all functions to be used within a sales area and restricts the functions outside the sales area. This control system prohibits reverse operation of the ship outside the sales area, and controls the engine so that the navigation speed of the ship does not exceed the threshold value within the sales area and the speed limit area.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 assist navigation by changing engine control parameters between the inside and outside of a specific area.
  • engine control becomes complicated, and the manufacturing cost of a propulsion device such as an outboard motor or an outboard motor mounted on a ship increases.
  • the engine control parameters are automatically changed by the computer. However, it is difficult for the operator who is operating the steering wheel or the throttle lever to understand the change contents, and the operator feels uncomfortable. I will let you.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and realizes navigation assistance of a ship in a simple configuration when entering a specific water area where navigation is restricted or approaching this specific water area, and a ship operator. It aims at providing the navigation assistance system of the ship which does not cause a sense of incongruity.
  • a ship navigation assistance system (for example, navigation assistance system 1 described later), which indicates the rotation speed of the propeller and the attitude of the propulsion device included in the ship propulsion apparatus (for example, outboard motor 20 described later).
  • Movable operation parts for example, shift / throttle operation device 34, steering device 35, trim switch 36, which will be described later
  • actuators for example, rotary shaft drive unit 34m, shaft drive unit 35m, which will be described later
  • a switch drive unit 36m for example, a position information acquisition unit 21A described later) for acquiring position information of a hull equipped with the propulsion device, information on a specific water area with limited navigation, and the position Determining whether the hull is in the specific water area or whether the hull is likely to enter the specific water area based on the information (For example, determination units 21C and 21c to be described later), and when it is determined that the hull is in the specific water area or the hull may enter the specific water area, the actuator is controlled to perform
  • a navigation assistance system that limits a movable range of the operation unit for instructing the rotation speed to a range in which the first navigation speed is an upper limit value of the navigation speed.
  • the operation unit is a trim angle operation unit (for example, a trim switch 36 to be described later) for indicating a trim angle of the propulsion device as the posture.
  • the control unit determines the movable range of the trim angle operation unit, the propulsion unit, the seabed, and the like. Navigation assistance system that limits the range to avoid contact.
  • the operation unit is configured to indicate an orientation instruction operation unit (for example, a steering device 35 described later) for instructing the direction of the propulsion device as the posture. ), And the control unit is configured to control the direction instruction operation unit when it is determined that the hull may enter a shallow water area, a water area where a reef exists, or a navigation prohibited water area.
  • a navigation assistance system that limits the movable range of the hull to a range in which the hull cannot enter the specific water area.
  • the navigation assistance system according to (1) or (2) wherein the operation unit is a travel direction instruction operation unit (for example, a shift / throttle operation device 34 described later) for instructing a rotation direction of the propeller. ), And the control unit is configured to perform the direction-of-travel instruction operation when it is determined that the hull may enter a shallow water area, a water area where a reef exists, or a navigation prohibited water area.
  • the control unit is configured to perform the direction-of-travel instruction operation when it is determined that the hull may enter a shallow water area, a water area where a reef exists, or a navigation prohibited water area.
  • a navigation assistance system that limits a movable range of the vehicle to a range in which the hull cannot move forward.
  • a navigation assistance system provided with a notification unit (for example, notification units 21D and 21d to be described later) that notifies in the case.
  • the movable range of the operation unit is limited. For this reason, the ship operator can perform an appropriate ship operation to prevent an appropriate ship operation in the specific water area and an intrusion into the specific water area by operating the operation unit within the movable range. Since the navigation of the hull is controlled by the limitation of the movable range of the operation unit, the navigation assistance of the ship can be realized with a simple configuration. Further, the vessel operator can intuitively recognize that the navigation of the hull is assisted by limiting the movable range.
  • the system can support safe navigation by preventing the hull from entering a specific water area.
  • the system can support safe navigation by preventing the hull from entering a specific water area.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an external configuration of a ship 100 equipped with a navigation assistance system according to an embodiment of the present invention.
  • the ship 100 includes a hull 10, an outboard motor 20 as a propulsion device attached to the stern 10 a of the hull 10, an orientation sensor 31, a GPS receiver 32, a liquid crystal display device, and the like provided in the hull 10.
  • the direction sensor 31 detects the direction of the bow of the hull 10 and outputs a signal indicating the direction.
  • the GPS receiver 32 detects the position of the hull 10 based on the signal received from the GPS satellite and outputs a signal indicating this position.
  • the outboard motor 20 includes an ECU (Electronic Control Unit) 21, an internal combustion engine (not shown), a propeller 27 that is rotated by power from the internal combustion engine, a throttle motor 23, a steering motor 24, and a trim angle.
  • An adjustment motor 25 and a shift motor 26 are provided.
  • the throttle motor 23 is an actuator for opening and closing the throttle valve of the internal combustion engine.
  • the steering motor 24 is an actuator for driving a steering mechanism that rotates the outboard motor 20 around the vertical axis to change the direction of the outboard motor 20 with respect to the direction connecting the bow of the hull 10 and the stern 10a.
  • the trim angle adjusting motor 25 is an actuator for driving a trim angle adjusting mechanism that adjusts the trim angle of the outboard motor 20 with respect to the hull 10.
  • the shift motor 26 is an actuator for driving a shift mechanism that switches the rotation direction of the propeller 27 between forward and reverse.
  • the ECU 21, the direction sensor 31, the GPS receiver 32, the display unit 33, the shift / throttle operating device 34, the steering device 35, and the trim switch 36 are configured to be communicable by wired communication or wireless communication.
  • the ECU 21, the direction sensor 31, the GPS receiver 32, the display unit 33, the shift / throttle operating device 34, the steering device 35, and the trim switch 36 are standardized by, for example, NMEA (NationalMarine Electronics Association).
  • the communication system for example, NMEA2000, specifically, CAN (Controller Area Network) is used.
  • the shift / throttle operating device 34 includes a rotary shaft (not shown) rotatably supported inside a remote control box 340 disposed in the vicinity of the cockpit, and a swing operation that is attached to the rotary shaft in the front-rear direction from the initial position. It includes a free shift / throttle lever 34a and a lever position sensor (not shown) arranged inside the remote control box 340.
  • the lever position sensor detects the operation position of the shift / throttle lever 34a (rotation angle of the rotation shaft of the shift / throttle operation device 34) by the operator and outputs a signal corresponding to the operation position. A signal output from the lever position sensor is transmitted to the ECU 21.
  • the rotation angle is, for example, 0 degrees when the shift / throttle lever 34a is in the initial position, and changes to 90 degrees when the shift / throttle lever 34a is tilted forward from the initial position. In a state where the throttle lever 34a is tilted backward from the initial position, the angle changes to, for example, -90 degrees.
  • the absolute value of the rotation angle of the rotation shaft of the shift / throttle operating device 34 and the throttle valve opening of the internal combustion engine of the outboard motor 20 are managed in association with each other.
  • the ECU 21 When the ECU 21 receives a signal corresponding to the rotation angle of the rotation shaft of the shift / throttle operating device 34, the ECU 21 controls the throttle motor 23 so that the throttle valve opening becomes a value corresponding to the absolute value of the rotation angle.
  • the sign of the rotation angle of the rotation shaft of the shift / throttle operating device 34 (the rotation direction of the shift / throttle lever 34a) and the rotation direction of the propeller 27 are managed in association with each other.
  • a positive direction is associated with a rotation angle with a plus sign as a rotation direction of the propeller 27, and a reverse direction is associated with a rotation angle with a minus sign as a rotation direction of the propeller 27.
  • the ECU 21 When the ECU 21 receives a signal corresponding to the rotation angle of the rotation shaft of the shift / throttle operating device 34, the ECU 21 controls the shift motor 26 so that the rotation direction of the propeller 27 corresponds to the rotation direction of the rotation shaft. .
  • the shift / throttle operation device 34 functions as a movable operation unit for instructing the rotation speed of the propeller 27 and the rotation direction of the propeller 27 included in the outboard motor 20.
  • the shift / throttle operating device 34 can instruct the rotation speed and rotation direction of the propeller by one device.
  • an operation unit for instructing the rotation speed of the propeller 27 may be provided separately.
  • the steering device 35 includes a steering wheel 35a that is configured to be rotatable about a shaft as a rotation axis, a steering angle sensor that is provided in the vicinity of the shaft, detects a steering angle of the steering wheel 35a, and outputs a signal corresponding to the steering angle. , Is configured. A signal corresponding to the steering angle output from the steering angle sensor is transmitted to the ECU 21.
  • the steering angle of the steering wheel 35a and the rotation angle around the vertical axis of the outboard motor 20 are managed in association with each other.
  • the ECU 21 Upon receiving a signal corresponding to the steering angle of the steering wheel 35a, the ECU 21 controls the steering motor 24 so that the rotation angle of the outboard motor 20 becomes a rotation angle corresponding to this steering angle.
  • the steering device 35 functions as a movable operation unit for instructing the attitude of the outboard motor 20 (the direction of the outboard motor 20 determined by the rotation angle around the vertical axis).
  • the trim switch 36 is integrated with the shift / throttle lever 34a in the example of FIG.
  • the trim switch 36 includes a movable member that can move back and forth from the initial position, and a position sensor that detects the position of the movable member and outputs a signal corresponding to the position. A signal corresponding to the position of the movable member output from the position sensor is transmitted to the ECU 21.
  • the ECU 21 controls the trim angle adjusting motor 25 to increase the trim angle by a predetermined amount while receiving a signal indicating that the position of the movable member is ahead of the initial position from the trim switch 36.
  • the ECU 21 controls the trim angle adjustment motor 25 to decrease the trim angle by a predetermined amount while receiving a signal indicating that the position of the movable member is behind the initial position from the trim switch 36.
  • the trim switch 36 functions as a movable operation unit for instructing the attitude (trim angle) of the outboard motor 20.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of hardware of the navigation assistance system 1 mounted on the ship 100 shown in FIG.
  • the navigation assistance system 1 includes a direction sensor 31, a GPS receiver 32, a display unit 33, a shift / throttle operating device 34, a rotary shaft driving unit 34m, a steering device 35, a trim switch 36, a switch driving unit 36m, and an outboard motor 20. Is provided.
  • the rotary shaft drive unit 34m is composed of a motor that drives the rotary shaft of the shift / throttle operating device 34 and a driver that drives the motor, and operates according to a command from the ECU 21.
  • the rotation shaft of the shift / throttle operating device 34 is rotatable in a first angle range (a range of ⁇ 90 degrees to 90 degrees).
  • the rotating shaft drive unit 34m drives the rotating shaft of the shift / throttle operating device 34 with a motor, so that the movable range of rotation of the rotating shaft of the shift / throttle operating device 34 is narrower than the first angular range. Control to two angular ranges.
  • the rotating shaft driving unit 34m When the rotating shaft drive unit 34m receives a command from the ECU 21, the rotating shaft driving unit 34m applies an operation reaction force by driving the rotating shaft in a direction opposite to the rotating direction of the rotating shaft. By this operation reaction force, the rotation shaft is controlled so as not to be rotated beyond a predetermined angle.
  • the switch driving unit 36m includes a motor that drives the movable member of the trim switch 36 and a driver that drives the motor, and operates in response to a command from the ECU 21.
  • the switch drive unit 36m controls the movable range of the movable member by driving the movable member of the trim switch 36 with a motor.
  • the switch drive unit 36m When the switch drive unit 36m receives a command from the ECU 21, when the movable member is moved in the forward direction from the initial position, the switch member 36m does not drive the movable member, and the movable member moves in the backward direction from the initial position.
  • an operation reaction force is applied by driving the movable member to move forward by the motor. By this operation reaction force, the movable member is controlled not to move behind the initial position.
  • the rotary shaft drive unit 34m and the switch drive unit 36m constitute an actuator that drives the operation unit.
  • the outboard motor 20 includes an ECU 21, a communication interface (I / F) 22, a throttle motor 23, a steering motor 24, a trim angle adjustment motor 25, a shift motor 26, and a storage medium 28. Although not shown in FIG. 2, the outboard motor 20 further includes an internal combustion engine, a steering mechanism, a trim angle adjusting mechanism, a propeller 27, and the like.
  • the communication I / F 22 is an interface for communicating with an electronic device such as a smartphone that can be connected to a mobile phone network, or an interface for directly connecting to a mobile phone network.
  • the storage medium 28 is for storing information on a specific water area where the navigation of the ship 100 is restricted, and is configured by a semiconductor memory such as a flash memory, for example.
  • the storage medium 28 may be a portable type that can be attached to and detached from the outboard motor 20.
  • Specified water areas include speed-limited water areas where the navigation speed is restricted to a predetermined speed, harbor waters with shallow reefs, etc.
  • the ECU 21 includes a microcomputer including a processor, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • FIG. 3 is a diagram showing functional blocks of the ECU 21 in the outboard motor 20 shown in FIG.
  • the ECU 21 executes a program stored in a built-in ROM and cooperates with various hardware to execute a position information acquisition unit 21A, a specific water area information acquisition unit 21B, a determination unit 21C, a notification unit 21D, and a control. It functions as the part 21E.
  • the position information acquisition unit 21A periodically acquires position information indicating the position of the hull 10 from the GPS receiver 32 and stores the position information in the RAM.
  • the specific water area information acquisition unit 21B periodically acquires information on the specific water area from an external server or the like via the communication I / F 22 and stores it in the storage medium 28. It is also possible to acquire specific water area information using AIS (Automatic Identification System) instead of the communication I / F 22.
  • AIS Automatic Identification System
  • the determination unit 21C determines that the hull 10 is a speed-limited water area as the specific water area. Determine if you are in a shallow water area or a water area with a reef.
  • the determination unit 21C of the determination part determines with the hull 10 being in a specific water area, when the positional information on the hull 10 shows the position in a specific water area.
  • the determination unit 21C determines that the hull 10 is outside the specific water area.
  • the notification unit 21D When the determination unit 21C determines that the hull 10 is in the specific water area, the notification unit 21D performs a process of notifying the operator of being in such a state and restricting a part of the operation.
  • the notification unit 21D notifies the vessel operator by causing the display unit 33 to display a message notifying that the ship 100 is in a specific water area and restricting a part of the operation.
  • the notification unit 21D notifies the ship operator by outputting this message as a sound from a speaker installed in the hull 10.
  • control unit 21E controls the rotation shaft drive unit 34m to limit the movable range of the rotation shaft of the shift / throttle operation device 34,
  • the switch drive unit 36m is controlled to limit the movable range of the movable member of the trim switch 36.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the navigation assistance system 1 shown in FIG.
  • the specific water area information acquisition unit 21B acquires specific water area information and stores it in the storage medium 28 (step S1).
  • the specific water area information may be stored in the storage medium 28 manually by the operator.
  • the position information acquisition unit 21A acquires the position information of the hull 10 and stores it in the RAM (step S2).
  • step S3 the determination unit 21C compares the specific water area information stored in step S1 with the position information stored in step S2, and the speed limit at which the hull 10 is designated as the specific water area It is determined whether it is in the water area (step S3).
  • step S4 If it is determined that the hull 10 is within the speed limit water area (step S3: YES), the notification process is performed by the notification unit 21D (step S4).
  • control unit 21E acquires information on the navigation speed of the ship 100 based on information from the GPS receiver 32 or information from a speedometer (not shown) provided in the hull 10.
  • control unit 21E issues a command to limit the movable range of the rotation shaft of the shift / throttle operating device 34.
  • the rotating shaft drive unit 34m Upon receiving this command, the rotating shaft drive unit 34m rotates the rotating shaft in the direction opposite to the rotating direction by the motor to give an operation reaction force. Thereby, the movable range of a rotating shaft is restrict
  • step S5 the shift / throttle lever 34a can be rotated only within a range not exceeding the maximum navigation speed, and the navigation speed of the ship 100 is controlled to be equal to or less than the maximum navigation speed.
  • step S3 NO
  • the determination unit 21C determines whether the hull 10 is in a shallow water area designated as a specific water area or a water area with a reef. It is determined whether or not (step S6).
  • step S6 When it is determined that the hull 10 is in a shallow water area or a water area with a reef (step S6: YES), a notification process is performed by the notification unit 21D (step S7).
  • control unit 21E switches the command to limit the movable range of the movable member of the trim switch 36 to a range that avoids contact between the outboard motor 20 and the seabed (specifically, a range before the initial position). To the unit 36m.
  • the switch drive unit 36m when detecting that the position of the movable member is behind the initial position, moves the movable member to the initial position side by the motor and gives an operation reaction force.
  • the movable range of the movable member is limited before the initial position (step S8), and even if the operator tries to instruct trim down, this cannot be done.
  • outboard motor 20 In a water area with shallow waters or reefs, outboard motor 20 is likely to come into contact with the seabed when trimmed down. For this reason, it becomes possible to prevent the outboard motor 20 from coming into contact with the seabed by not being able to instruct trim down.
  • step S6 When it is determined that the hull 10 is not in the shallow water area or the water area with the reef (step S6: NO), the control unit 21E does not issue a command to limit the movable range (step S9).
  • step S5 After step S5, step S8, and step S9, the process returns to step S2, and when the position information is updated in step S2, the processes after step S3 are performed again.
  • the navigation assistance system 1 when the hull 10 is in a shallow water area or a water area with a reef, an operation reaction force acts on the movable member of the trim switch 36. For this reason, it becomes impossible to give a trim down instruction by the operator, and it is possible to prevent the outboard motor 20 from coming into contact with the seabed and support safe navigation.
  • these effects can be realized only by controlling the rotary shaft drive unit 34m or the switch drive unit 36m without particularly changing the control parameters of the internal combustion engine. For this reason, it can prevent that the manufacturing cost of the outboard motor 20 increases.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a hardware configuration of a navigation assistance system 1A, which is a modification of the navigation assistance system 1 shown in FIG.
  • FIG. 5 the same components as those in FIG.
  • the specific water area described in the navigation assistance system 1A includes a shallow water area, a water area with a reef, or an intrusion prohibited area where a ship is prohibited from entering.
  • the navigation assistance system 1A shown in FIG. 5 has the same configuration as the navigation assistance system 1 except that a shaft driving unit 35m is added and the function of the ECU 21 is partially changed.
  • the shaft drive unit 35m is composed of a motor that drives the shaft of the steering device 35 and a driver that drives the motor, and operates according to a command from the ECU 21.
  • the shaft of the steering device 35 is rotatable in the third angle range.
  • the shaft drive unit 35m drives the shaft of the steering device 35 with a motor to control the movable range of rotation of the shaft of the steering device 35 to a fourth angle range narrower than the third angle range.
  • the shaft drive unit 35m When the shaft drive unit 35m receives a command from the ECU 21, the shaft drive is not performed when the shaft of the steering device 35 is rotated within the fourth angle range, and the fourth angle range is set.
  • an operation reaction force is given by performing a drive for rotating the shaft in a direction opposite to the rotation direction of the shaft. By this operation reaction force, the shaft is controlled not to rotate beyond the fourth angular range.
  • the shaft drive unit 35m constitutes an actuator that drives the steering device 35 as an operation unit.
  • FIG. 6 is a diagram showing functional blocks of the ECU 21 in the navigation assistance system 1A shown in FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG.
  • the ECU 21 shown in FIG. 6 has the same configuration as FIG. 3 except that the determination unit 21C is changed to the determination unit 21c, the notification unit 21D is changed to the notification unit 21d, and the control unit 21E is changed to the control unit 21e. It is.
  • the determination unit 21c is a shallow water area in which the hull 10 serves as the specific water area. It is determined whether there is a possibility of entering a water area with a reef or a prohibited water area.
  • the determination unit 21 c acquires navigation speed information of the ship 100 based on information from the GPS receiver 32 or information from a speedometer (not shown) provided in the hull 10, and further, the direction sensor 31 determines the direction of the azimuth. Get information. Then, the determination unit 21 ⁇ / b> C determines whether or not the specific water area exists on the course of the hull 10 based on the acquired orientation information and specific water area information.
  • the determination unit 21c determines that the specific water area exists on the course of the hull 10, the determination unit 21c calculates a distance from the current position of the hull 10 to the specific water area based on the position information stored in the RAM. Is less than a predetermined threshold value, it is determined that the hull 10 may enter the specific water area.
  • the notification unit 21d When the determination unit 21c determines that the hull 10 may enter the specific water area, the notification unit 21d performs a process of notifying the operator of being in such a state and restricting part of the operation. Do. Since the notification method by the notification unit 21d is the same as that of the notification unit 21D, description thereof is omitted.
  • the control unit 21e controls the rotation shaft drive unit 34m to move the rotation range of the rotation shaft of the shift / throttle operation device 34. Or the shaft drive unit 35m is controlled to limit the movable range of the shaft of the steering device 35.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the navigation assistance system 1A shown in FIG.
  • the specific water area information acquisition unit 21B acquires the specific water area information and stores it in the storage medium 28 (step S11). Thereafter, at a predetermined timing, the position information of the hull 10 is acquired by the position information acquisition unit 21A and stored in the RAM (step S12).
  • the determination unit 21c determines that the hull 10 is based on the specific water area information stored in step S11, the position information stored in step S12, and the direction information acquired from the direction sensor 31. It is determined whether or not there is a possibility of entering a shallow water area, a water area with a reef, or a navigation prohibited water area (step S13).
  • a notification process is performed by the notification unit 21d (step S15).
  • control unit 21e transmits a command for limiting the movable range of the shift / throttle lever 34a and the steering wheel 35a to a range in which the hull 10 cannot enter the specific water area to the rotary shaft driving unit 34m and the shaft driving unit 35m. .
  • control unit 21e restricts the movable range of the shift / throttle lever 34a so that the navigation speed becomes smaller than the current value, and the steering wheel so that the course of the hull 10 does not overlap the specific water area. Command to limit the movable range of 35a.
  • the rotating shaft drive unit 34m moves the rotating shaft by the motor when the rotation angle of the rotating shaft detected by the lever position sensor of the shift / throttle operating device 34 reaches the angle of the end of the limit range.
  • An operational reaction force is applied by rotating in the direction opposite to the rotation direction. Thereby, the movable range of the rotating shaft is limited.
  • the shaft driving unit 35m that has received this command rotates the shaft by the motor so that the steering angle detected by the steering angle sensor of the steering device 35 falls within the limit range.
  • the shaft driving unit 35m rotates the shaft in the direction opposite to the rotation direction by the motor. Give power. Thereby, the movable range of the shaft is limited (step S16).
  • step S13 When it is determined that there is no possibility that the hull 10 will enter a shallow water area, a water area with a reef, or a prohibited water area (step S13: NO), the control unit 21e performs the shift / throttle operation device 34 and the steering. No command is given to limit the movable range of the device 35 (step S14).
  • step S14 and step S16 the process returns to step S12.
  • step S12 the positions information is updated in step S12, the processes in and after step S13 are performed again.
  • step S15 the control unit 21e limits the movable range of the shift / throttle lever 34a so that the rotation direction of the propeller 27 is only in the reverse direction (the shift / throttle lever 34a moves before the initial position). Command).
  • step S13 since the ship operator moves the hull 10 backward while operating the steering device 35, the determination in step S13 becomes NO, so that the forward movement of the hull 10 can be resumed thereafter.
  • the determination unit 21 c is configured such that when the distance between the position of the hull 10 and the specific water area is equal to or less than the threshold value, It may be determined that the hull 10 may enter a specific water area.
  • the control unit 21e determines that the course of the hull 10 is the same.
  • the movable range of the steering wheel 35a is limited so as not to overlap with the specific water area.
  • the movable range of at least one of the shift / throttle operating device 34 and the steering device 35 is limited.
  • the hull 10 can be prevented from entering the specific water area, and safe navigation can be supported.
  • this effect can be realized only by controlling the rotating shaft drive unit 34m or the shaft drive unit 35m without particularly changing the control parameters of the internal combustion engine. For this reason, it can prevent that the manufacturing cost of the outboard motor 20 increases.
  • the direction sensor 31 and the GPS receiver 32 may be incorporated in the outboard motor 20.
  • the outboard motor 20 may have the shift / throttle operating device 34, the rotary shaft driving unit 34m, the steering device 35, the shaft driving unit 35m, the trim switch 36, and the switch driving unit 36m.
  • the navigation assistance system 1 and the navigation assistance system 1A have the outboard motor 20 as a propulsion device of the ship 100, the propulsion device may be an outboard motor.
  • 1,1A Navigation assistance system 100 Ship 10 Hull 10a Stern 20 Outboard motor 21 ECU 21A Position information acquisition unit 21B Specific water area information acquisition unit 21C, 21c Determination unit 21D, 21d Notification unit 21E, 21e Control unit 22 Communication interface 23 Motor for throttle 24 Motor for steering 25 Motor for trim angle adjustment 26 Motor for shift 27 Propeller 28 Storage medium 31
  • Direction sensor 32 GPS receiver 33
  • Display unit 34 Shift / throttle operating device 34a Shift / throttle lever 34m
  • Rotary shaft drive unit 340 Remote control box 35 Steering device 35a Steering wheel 35m Shaft drive unit 36 Trim switch 36m Switch drive unit

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Abstract

航行に制限のある特定水域に入った場合における船舶の航行補助を簡易な構成にて実現しかつ操船者に違和感を生じさせることのない船舶の航行補助システムを提供する。航行補助システム１は、可動式の操作部（シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、トリムスイッチ３６）と、これらを駆動するアクチュエータ（回転軸駆動部３４ｍ、シャフト駆動部３５ｍ、スイッチ駆動部３６ｍ）と、航行に制限のある特定水域の情報と船体１０の位置情報に基づいて、船体１０が特定水域内にあると判定した場合に、報知を行いかつアクチュエータを制御して操作部の可動範囲を制限する制御部２１Ｅと、を備える。

Description

船舶の航行補助システム
　本発明は、船舶の航行補助システムに関する。
　ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）等のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）用の受信機を用いて船舶の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて各種制御を行う船舶が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
　特許文献１には、速度制限のある水域内では、その水域内での適切な航行速度となるように、エンジンの制御パラメータを変更する船舶の制御システムが記載されている。
　特許文献２には、販売地域内では全ての機能を使用可能とし、販売地域外では機能に制限をかける船舶の制御システムが記載されている。 この制御システムは、販売地域外では船舶の後進操作を禁止したり、販売地域内かつ速度制限域内では、船舶の航行速度が閾値を超えないようにエンジン制御を行ったりしている。
日本国特開２００３－３４１５９２号公報 日本国特開２０１３－８６６６８号公報
　特許文献１及び特許文献２に記載の船舶は、特定のエリアの内側と外側とで、エンジンの制御パラメータを変更することで航行の補助を行うものである。しかし、この構成では、エンジンの制御が複雑となり、船舶に取り付けられる船外機又は船外内機等の推進器の製造コストが増大する。
　また、エンジンの制御パラメータの変更はコンピュータによって自動で行われるが、ステアリングホイール又はスロットルレバー等の操作を行っている操船者にとっては、その変更内容を理解することが難しく、操船者に違和感を生じさせてしまう。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、航行に制限のある特定水域に入った場合又はこの特定水域に近づいた場合における船舶の航行補助を簡易な構成にて実現しかつ操船者に違和感を生じさせることのない船舶の航行補助システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するための構成は、以下の（１）～（５）に示すとおりである。
（１）　船舶の航行補助システム（例えば後述する航行補助システム１）であって、前記船舶の推進器（例えば後述する船外機２０）に含まれるプロペラの回転数及び前記推進器の姿勢を指示するための可動式の操作部（例えば後述するシフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、トリムスイッチ３６）と、前記操作部を駆動するアクチュエータ（例えば後述する回転軸駆動部３４ｍ、シャフト駆動部３５ｍ、スイッチ駆動部３６ｍ）と、前記推進器が装着された船体の位置情報を取得する位置情報取得部（例えば後述する位置情報取得部２１Ａ）と、航行に制限のある特定水域の情報と前記位置情報とに基づいて、前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があるか否かを判定する判定部（例えば後述する判定部２１Ｃ，２１ｃ）と、前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に、前記アクチュエータを制御して前記操作部の可動範囲を制限する制御部（例えば後述する制御部２１Ｅ，２１ｅ）と、を備える航行補助システム。
（２）　（１）記載の航行補助システムであって、前記特定水域として第一の航行速度が設定されている速度制限水域に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記回転数を指示するための前記操作部の可動範囲を、前記第一の航行速度が航行速度の上限値となる範囲に制限する航行補助システム。 
（３）　（１）又は（２）記載の航行補助システムであって、前記操作部は、前記姿勢として前記推進器のトリム角を指示するためのトリム角操作部（例えば後述するトリムスイッチ３６）を含み、前記特定水域として浅瀬の水域又は暗礁のある水域内に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記トリム角操作部の可動範囲を、前記推進器と海底との接触を避ける範囲に制限する航行補助システム。
（４）　（１）又は（２）に記載の航行補助システムであって、前記操作部は、前記姿勢としての前記推進器の向きを指示するための方位指示操作部（例えば後述するステアリング装置３５）を含み、前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記方位指示操作部の可動範囲を、前記船体が前記特定水域に侵入不可となる範囲に制限する航行補助システム。
（５）　（１）又は（２）に記載の航行補助システムであって、前記操作部は、前記プロペラの回転方向を指示するための進行方向指示操作部（例えば後述するシフト・スロットル操作装置３４）を含み、前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記進行方向指示操作部の可動範囲を、前記船体が前進不可となる範囲に制限する航行補助システム。
（６）　（１）乃至（５）のいずれかに記載の航行補助システムであって、前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に報知する報知部（例えば後述する報知部２１Ｄ，２１ｄ）を備える航行補助システム。
　（１）のシステムによれば、船体が航行に制限のある特定水域に入った場合又はこの特定水域に侵入する可能性のある場合には、操作部の可動範囲が制限される。このため、操船者は、この可動範囲内で操作部を操作することで、特定水域内での適切な操船や特定水域への侵入を防ぐための適切な操船を行うことができる。操作部の可動範囲の制限によって船体の航行が制御されるため、船舶の航行補助を簡易な構成にて実現することができる。また、操船者は、船体の航行が補助されていることを可動範囲に制限がかかることによって直感的に認識することができる。
　（２）のシステムによれば、速度制限水域内での適切な航行速度での航行をサポートすることができる。
　（３）のシステムによれば、浅瀬の水域又は暗礁のある水域での安全な航行をサポートすることができる。
　（４）のシステムによれば、船体が特定水域に侵入するのを防いで安全な航行をサポートすることができる。
　（５）のシステムによれば、船体が特定水域に侵入するのを防いで安全な航行をサポートすることができる。
　（６）のシステムによれば、事前に操船者に対して、操作部の可動範囲が制限、トリム角度の変更、あるいは、特定水域への侵入抑制されることを確認することができるので、安全な航行をサポートすることができる。
本発明の一実施形態である航行補助システムを搭載する船舶１００の外観構成を示す模式図である。 図１に示す船舶１００に搭載される航行補助システム１のハードウェアの要部構成を示すブロック図である。 図１に示す船外機２０におけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。 図２に示す航行補助システム１の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示す航行補助システム１の変形例である航行補助システム１Ａのハードウェアの要部構成を示すブロック図である。 図５に示す航行補助システム１ＡにおけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。 図５に示す航行補助システム１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態である航行補助システムを搭載する船舶１００の外観構成を示す模式図である。
　船舶１００は、船体１０と、船体１０の船尾１０ａに取り付けられた推進器としての船外機２０と、船体１０に設けられた方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、液晶表示装置等で構成される表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、及びトリムスイッチ３６と、を備える。
　方位センサ３１は、船体１０の船首の向く方位を検出して、その方位を示す信号を出力する。
　ＧＰＳ受信機３２は、ＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて船体１０の位置を検出し、この位置を示す信号を出力する。
　船外機２０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２１と、図示省略の内燃機関と、この内燃機関からの動力によって回転するプロペラ２７と、スロットル用モータ２３と、転舵用モータ２４と、トリム角調整用モータ２５と、シフト用モータ２６と、を備える。
　スロットル用モータ２３は、内燃機関のスロットルバルブを開閉駆動するためのアクチュエータである。
　転舵用モータ２４は、船外機２０を鉛直軸周りに回転させて船体１０の船首と船尾１０ａを結ぶ方向に対する船外機２０の向きを変える転舵機構を駆動するためのアクチュエータである。
　トリム角調整用モータ２５は、船外機２０の船体１０に対するトリム角を調整するトリム角調整機構を駆動するためのアクチュエータである。
　シフト用モータ２６は、プロペラ２７の回転方向を正逆で切り替えるシフト機構を駆動するためのアクチュエータである。
　ＥＣＵ２１と、方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、及びトリムスイッチ３６とは、有線通信又は無線通信によって通信可能に構成される。
　ＥＣＵ２１と、方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、及びトリムスイッチ３６とは、例えばＮＭＥＡ（ＮａｔｉｏｎａｌＭａｒｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ。米国船舶用電子機器協会）で規格された通信方式（例えばＮＭＥＡ２０００。具体的にはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ））で接続される。
　シフト・スロットル操作装置３４は、操縦席近傍に配置されたリモートコントロールボックス３４０の内部に回転自在に支持された図示省略の回転軸と、この回転軸に取り付けられ初期位置から前後方向に揺動操作自在なシフト・スロットルレバー３４ａと、リモートコントロールボックス３４０の内部に配置された図示省略のレバー位置センサと、により構成される。
　レバー位置センサは、操船者によるシフト・スロットルレバー３４ａの操作位置（シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角）を検出し、その操作位置に応じた信号を出力する。レバー位置センサから出力された信号はＥＣＵ２１に送信される。
　この回転角は、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置にある状態が例えば０度とされ、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも前方向に倒された状態では例えば９０度まで変化し、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも後方向に倒された状態では例えば－９０度まで変化する。
　シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角の絶対値と、船外機２０の内燃機関のスロットルバルブ開度とは対応付けて管理されている。
　ＥＣＵ２１は、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角に応じた信号を受けると、スロットルバルブ開度がこの回転角の絶対値に対応した値となるようにスロットル用モータ２３を制御する。シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角の絶対値が大きいほど、スロットルバルブ開度は大きく制御され、プロペラ２７の回転数は多くなる。
　シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角の符号（シフト・スロットルレバー３４ａの回転方向）と、プロペラ２７の回転方向とは対応付けて管理されている。
　例えば、符号がプラスの回転角にはプロペラ２７の回転方向として正方向が対応づけられ、符号がマイナスの回転角にはプロペラ２７の回転方向として逆方向が対応づけられている。プロペラ２７が正方向に回転することで船体１０は前進し、プロペラ２７が逆方向に回転することで船体１０は後進する。
　ＥＣＵ２１は、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角に応じた信号を受けると、プロペラ２７の回転方向がこの回転軸の回転方向に対応した状態となるようにシフト用モータ２６を制御する。
　シフト・スロットル操作装置３４は、船外機２０に含まれるプロペラ２７の回転数と、プロペラ２７の回転方向とをそれぞれ指示するための可動式の操作部として機能する。
　シフト・スロットル操作装置３４は、プロペラの回転数と回転方向を１つの装置によって指示できるものであるが、プロペラ２７の回転数を指示するための操作部と、プロペラ２７の回転方向を指示するための操作部とを個別に設けてもよい。
　ステアリング装置３５は、シャフトを回転軸として回転自在に構成されたステアリングホイール３５ａと、このシャフト近傍に設けられステアリングホイール３５ａの操舵角を検出して操舵角に応じた信号を出力する操舵角センサと、により構成されている。操舵角センサから出力される操舵角に応じた信号は、ＥＣＵ２１に送信される。
　ステアリングホイール３５ａの操舵角と、船外機２０の鉛直軸周りの回転角度とは対応付けて管理されている。ＥＣＵ２１は、ステアリングホイール３５ａの操舵角に応じた信号を受けると、船外機２０の回転角度がこの操舵角に対応した回転角度となるように転舵用モータ２４を制御する。
　ステアリング装置３５は、船外機２０の姿勢（鉛直軸周りの回転角によって決まる船外機２０の向き）を指示するための可動式の操作部として機能する。
　トリムスイッチ３６は、図１の例ではシフト・スロットルレバー３４ａと一体化されている。
　トリムスイッチ３６は、初期位置から前後に移動可能な可動部材と、可動部材の位置を検出してその位置に応じた信号を出力する位置センサと、により構成されている。位置センサから出力される可動部材の位置に応じた信号は、ＥＣＵ２１に送信される。
　ＥＣＵ２１は、可動部材の位置が初期位置よりも前にあることを示す信号をトリムスイッチ３６から受信している間は、トリム角調整用モータ２５を制御してトリム角を所定量ずつ大きくする。
　ＥＣＵ２１は、可動部材の位置が初期位置よりも後ろにあることを示す信号をトリムスイッチ３６から受信している間は、トリム角調整用モータ２５を制御してトリム角を所定量ずつ小さくする。
　トリムスイッチ３６は、船外機２０の姿勢（トリム角）を指示するための可動式の操作部として機能する。
　図２は、図１に示す船舶１００に搭載される航行補助システム１のハードウェアの要部構成を示すブロック図である。
　航行補助システム１は、方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、回転軸駆動部３４ｍ、ステアリング装置３５、トリムスイッチ３６、スイッチ駆動部３６ｍ、及び船外機２０を備える。
　回転軸駆動部３４ｍは、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸を駆動するモータと、このモータを駆動するドライバとから構成され、ＥＣＵ２１からの指令によって動作する。シフト・スロットル操作装置３４の回転軸は第一の角度範囲（－９０度～９０度の範囲）で回転可能となっている。
　回転軸駆動部３４ｍは、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸をモータによって駆動することで、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転可能な可動範囲をこの第一の角度範囲よりも狭い第二の角度範囲に制御する。
　回転軸駆動部３４ｍは、ＥＣＵ２１からの指令を受けると、回転軸の回転方向とは逆方向に回転軸を回転させる駆動を行うことで操作反力を与える。この操作反力により、回転軸が所定の角度を超えて回転されないように制御される。
　スイッチ駆動部３６ｍは、トリムスイッチ３６の可動部材を駆動するモータと、このモータを駆動するドライバとから構成され、ＥＣＵ２１からの指令によって動作する。スイッチ駆動部３６ｍは、トリムスイッチ３６の可動部材をモータによって駆動することで、可動部材の可動範囲を制御する。
　スイッチ駆動部３６ｍは、ＥＣＵ２１からの指令を受けると、可動部材が初期位置よりも前方向に移動されている場合には可動部材の駆動は行わず、可動部材が初期位置よりも後方向に移動される操作がなされている場合には、モータによって可動部材を前方向に移動させる駆動を行うことで操作反力を与える。この操作反力により、可動部材が初期位置よりも後ろに移動しないように制御される。
　回転軸駆動部３４ｍ及びスイッチ駆動部３６ｍは、それぞれ操作部を駆動するアクチュエータを構成する。
　船外機２０は、ＥＣＵ２１、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、スロットル用モータ２３、転舵用モータ２４、トリム角調整用モータ２５、シフト用モータ２６、及び記憶媒体２８を備える。船外機２０は、図２には示されていないが、内燃機関、転舵機構、トリム角調整機構、及びプロペラ２７等を更に備える。
　通信Ｉ／Ｆ２２は、携帯電話ネットワークに接続可能なスマートフォン等の電子機器と通信するためのインタフェース、又は、携帯電話ネットワークに直接接続するためのインタフェース等である。
　記憶媒体２８は、船舶１００の航行に制限のある特定水域の情報を記憶するためのものであり、例えばフラッシュメモリ等の半導体メモリにより構成される。記憶媒体２８は、船外機２０に着脱可能な可搬型のものであってもよい。
　特定水域には、港湾内等の航行速度が所定の航行速度に制限されている速度制限水域、浅瀬の水域、又は暗礁のある水域等が含まれる。
　ＥＣＵ２１は、プロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｓｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるマイクロコンピュータによって構成される。
　図３は、図１に示す船外機２０におけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。
　ＥＣＵ２１は、内蔵するＲＯＭに格納されたプログラムをプロセッサが実行して各種ハードウェアと協働することにより、位置情報取得部２１Ａ、特定水域情報取得部２１Ｂ、判定部２１Ｃ、報知部２１Ｄ、及び制御部２１Ｅとして機能する。
　位置情報取得部２１Ａは、ＧＰＳ受信機３２から船体１０の位置を示す位置情報を定期的に取得してＲＡＭに記憶する。
　特定水域情報取得部２１Ｂは、通信Ｉ／Ｆ２２を介して外部のサーバ等から特定水域の情報を定期的に取得し、記憶媒体２８に記憶する。通信Ｉ／Ｆ２２の代わりに、ＡＩＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、特定水域の情報を取得することも可能である。
　判定部２１Ｃは、特定水域情報取得部２１Ｂによって取得された特定水域の情報と、位置情報取得部２１Ａによって取得された船体１０の位置情報とに基づいて、船体１０が特定水域としての速度制限水域、浅瀬の水域、又は暗礁のある水域内にあるか否かを判定する。
　判定部２１Ｃは、船体１０の位置情報が特定水域内の位置を示すものである場合には、船体１０が特定水域内にあると判定する。判定部２１Ｃは、船体１０の位置情報が特定水域外の位置を示すものである場合には、船体１０が特定水域外にあると判定する。
　報知部２１Ｄは、判定部２１Ｃによって船体１０が特定水域内にあると判定された場合に、そういった状態にあること及び操作の一部を制限することを操船者に報知する処理を行う。
　例えば、報知部２１Ｄは、船舶１００が特定水域内にあること及び操作の一部を制限するとを通知するメッセージを表示部３３に表示させることで操船者への報知を行う。
　または、報知部２１Ｄは、このメッセージを船体１０に設置されたスピーカから音声として出力させることで操船者への報知を行う。
　制御部２１Ｅは、判定部２１Ｃによって船体１０が特定水域内にあると判定された場合に、回転軸駆動部３４ｍを制御してシフト・スロットル操作装置３４の回転軸の可動範囲を制限したり、スイッチ駆動部３６ｍを制御してトリムスイッチ３６の可動部材の可動範囲を制限したりする。
　図４は、図２に示す航行補助システム１の動作を説明するためのフローチャートである。
　船外機２０が起動すると、特定水域情報取得部２１Ｂによって特定水域情報が取得されて記憶媒体２８に記憶される（ステップＳ１）。なお、特定水域情報は、操船者によって手動で記憶媒体２８に記憶できるようにしておいてもよい。
　その後、所定のタイミングになると、位置情報取得部２１Ａによって船体１０の位置情報が取得されてＲＡＭに記憶される（ステップＳ２）。
　ステップＳ１及びステップＳ２の後、判定部２１Ｃは、ステップＳ１で記憶された特定水域情報と、ステップＳ２で記憶された位置情報とを比較して、船体１０が特定水域として指定されている速度制限水域内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。
　船体１０が速度制限水域内にあると判定された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、報知部２１Ｄによって報知処理が行われる（ステップＳ４）。
　その後、制御部２１Ｅは、ＧＰＳ受信機３２からの情報又は船体１０に設けられる図示されていないスピードメータからの情報等に基づいて船舶１００の航行速度の情報を取得する。
　そして、制御部２１Ｅは、この航行速度が速度制限水域で指定される最高航行速度を超えている場合には、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の可動範囲を制限する指令を行う。
　この指令を受けて、回転軸駆動部３４ｍは、モータによって回転軸を回転方向の逆方向に回転させて操作反力を与える。これにより、回転軸の可動範囲が第一の角度範囲よりも狭い範囲に制限される（ステップＳ５）。
　ステップＳ５の処理により、シフト・スロットルレバー３４ａは、最高航行速度を超えない範囲でしか回転させることができなくなり、船舶１００の航行速度が最高航行速度以下となるように制御される。
　船体１０が速度制限水域内にないと判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、判定部２１Ｃは、船体１０が特定水域として指定されている浅瀬の水域又は暗礁のある水域内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。
　船体１０が浅瀬の水域又は暗礁のある水域内にあると判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、報知部２１Ｄによって報知処理が行われる（ステップＳ７）。
　その後、制御部２１Ｅは、トリムスイッチ３６の可動部材の可動範囲を、船外機２０と海底との接触を避ける範囲（具体的には初期位置よりも前の範囲）に制限する指令をスイッチ駆動部３６ｍに送信する。
　この指令を受けて、スイッチ駆動部３６ｍは、可動部材の位置が初期位置よりも後ろにあることを検出した場合に、モータによって可動部材を初期位置側に移動させて操作反力を与える。これにより、可動部材の可動範囲が初期位置よりも前に制限され（ステップＳ８）、操船者がトリムダウンの指示を行おうとしてもそれができなくなる。
　浅瀬又は暗礁のある水域内では、トリムダウンを行うと船外機２０が海底と接触する可能性が高い。このため、トリムダウンの指示ができなくなることで、船外機２０が海底と接触するのを防ぐことができる。
　船体１０が浅瀬の水域又は暗礁のある水域内にないと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、制御部２１Ｅは、可動範囲の制限をかける指令を行わない（ステップＳ９）。
　ステップＳ５、ステップＳ８、及びステップＳ９の後は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２で位置情報の更新がなされると、ステップＳ３以降の処理が再び行われる。
　以上のように、航行補助システム１によれば、船体１０が速度制限水域内にある場合には、シフト・スロットルレバー３４ａに操作反力が働く。このため、最高航行速度を超える指示を操船者によって行うことができなくなり、速度制限を守った安全な航行をサポートすることが可能となる。
　また、航行補助システム１によれば、船体１０が浅瀬又は暗礁のある水域内にある場合には、トリムスイッチ３６の可動部材に操作反力が働く。このため、トリムダウンの指示を操船者によって行うことができなくなり、船外機２０が海底と接触するのを防いで安全な航行をサポートすることが可能となる。
　航行補助システム１によれば、これらの効果を、内燃機関の制御パラメータは特に変更することなく、回転軸駆動部３４ｍ又はスイッチ駆動部３６ｍの制御のみで実現することができる。このため、船外機２０の製造コストが増大するのを防ぐことができる。
　また、内燃機関の制御パラメータの変更ではなく、操作部の可動範囲の制限によって適切な航行がサポートされる。このため、操船者は、操作部を操作することで航行の補助がなされていることを直感的に認識することができ、違和感のない操船が可能となる。
　図５は、図２に示す航行補助システム１の変形例である航行補助システム１Ａのハードウェアの要部構成を示すブロック図である。図５において図２と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
　この航行補助システム１Ａで説明する特定水域には、浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は船舶が侵入を禁止されている侵入禁止区域が含まれる。
　図５に示す航行補助システム１Ａは、シャフト駆動部３５ｍが追加され、ＥＣＵ２１の機能が一部変更された点を除いては、航行補助システム１と同じ構成である。
　シャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５のシャフトを駆動するモータと、このモータを駆動するドライバとから構成され、ＥＣＵ２１からの指令によって動作する。ステアリング装置３５のシャフトは第三の角度範囲で回転可能となっている。
　シャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５のシャフトをモータによって駆動することで、ステアリング装置３５のシャフトの回転可能な可動範囲をこの第三の角度範囲よりも狭い第四の角度範囲に制御する。
　シャフト駆動部３５ｍは、ＥＣＵ２１からの指令を受けると、第四の角度範囲内でステアリング装置３５のシャフトの回転操作がなされている場合にはシャフトの駆動は行わず、この第四の角度範囲を超えるシャフトの回転操作がなされた場合には、シャフトの回転方向とは逆方向にシャフトを回転させる駆動を行うことで操作反力を与える。この操作反力により、シャフトが第四の角度範囲を超えて回転されないように制御される。
　シャフト駆動部３５ｍは、操作部としてのステアリング装置３５を駆動するアクチュエータを構成する。
　図６は、図５に示す航行補助システム１ＡにおけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。図６において図３と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
　図６に示すＥＣＵ２１は、判定部２１Ｃが判定部２１ｃに変更され、報知部２１Ｄが報知部２１ｄに変更され、制御部２１Ｅが制御部２１ｅに変更された点を除いては図３と同じ構成である。
　判定部２１ｃは、特定水域情報取得部２１Ｂによって取得された特定水域の情報と、位置情報取得部２１Ａによって取得された船体１０の位置情報とに基づいて、船体１０が特定水域としての浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域内に侵入する可能性があるか否かを判定する。
　例えば、判定部２１ｃは、ＧＰＳ受信機３２からの情報又は船体１０に設けられる図示されていないスピードメータからの情報に基づいて船舶１００の航行速度情報を取得し、更に、方位センサ３１から方位の情報を取得する。そして、判定部２１Ｃは、取得した方位の情報と特定水域の情報とに基づいて、船体１０の進路上に特定水域が存在するか否かを判定する。
　判定部２１ｃは、船体１０の進路上に特定水域が存在すると判定した場合には、ＲＡＭに記憶されている位置情報に基づく船体１０の現在の位置から特定水域までの距離を算出し、この距離が予め決められた閾値以下となっている場合に、船体１０が特定水域内に侵入する可能性があると判定する。
　報知部２１ｄは、判定部２１ｃによって船体１０が特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に、そういった状態にあること及び操作の一部を制限することを操船者に報知する処理を行う。報知部２１ｄによる報知の方法は報知部２１Ｄと同様であるため説明を省略する。
　制御部２１ｅは、判定部２１ｃによって船体１０が特定水域内に侵入する可能性があると判定された場合に、回転軸駆動部３４ｍを制御してシフト・スロットル操作装置３４の回転軸の可動範囲を制限したり、シャフト駆動部３５ｍを制御して、ステアリング装置３５のシャフトの可動範囲を制限したりする。
　図７は、図５に示す航行補助システム１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。
　船外機２０が起動すると、特定水域情報取得部２１Ｂによって特定水域情報が取得されて記憶媒体２８に記憶される（ステップＳ１１）。その後、所定のタイミングになると、位置情報取得部２１Ａによって船体１０の位置情報が取得されてＲＡＭに記憶される（ステップＳ１２）。
　ステップＳ１１及びステップＳ１２の後、判定部２１ｃは、ステップＳ１１で記憶された特定水域情報と、ステップＳ１２で記憶された位置情報と、方位センサ３１から取得した方位情報とに基づいて、船体１０が浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域に侵入する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
　船体１０が浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域に侵入する可能性があると判定された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、報知部２１ｄによって報知処理が行われる（ステップＳ１５）。
　その後、制御部２１ｅは、シフト・スロットルレバー３４ａ及びステアリングホイール３５ａの可動範囲を、船体１０が特定水域に侵入不可となる範囲に制限する指令を回転軸駆動部３４ｍ及びシャフト駆動部３５ｍに送信する。
　例えば、制御部２１ｅは、航行速度が現状の値よりも小さくなるようにシフト・スロットルレバー３４ａの可動範囲を制限し、かつ、船体１０の進路が特定水域と重ならない方向となるようにステアリングホイール３５ａの可動範囲を制限する指令を行う。
　この指令を受けた回転軸駆動部３４ｍは、シフト・スロットル操作装置３４のレバー位置センサによって検出される回転軸の回転角度が制限範囲の端部の角度に達した場合に、モータによって回転軸を回転方向の逆方向に回転させて操作反力を与える。これにより、回転軸の可動範囲が制限される。
　また、この指令を受けたシャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５の操舵角センサによって検出される操舵角が制限範囲に入るようにモータによってシャフトを回転させる。
　更に、シャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５の操舵角センサによって検出される操舵角が制限範囲の端部の角度に達した場合に、モータによってシャフトを回転方向の逆方向に回転させて操作反力を与える。これにより、シャフトの可動範囲が制限される（ステップＳ１６）。
　船体１０が浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域に侵入する可能性がないと判定された場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、制御部２１ｅは、シフト・スロットル操作装置３４及びステアリング装置３５の可動範囲の制限をかける指令を行わない（ステップＳ１４）。
　ステップＳ１４及びステップＳ１６の後は、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２で位置情報の更新がなされると、ステップＳ１３以降の処理が再び行われる。
　なお、制御部２１ｅは、ステップＳ１５の後、プロペラ２７の回転方向が逆方向のみとなるようにシフト・スロットルレバー３４ａの可動範囲を制限する（シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも前に移動できないようにする）指令を行ってもよい。
　この場合には、この指令を受けた回転軸駆動部３４ｍの駆動により、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも後ろにしか動かなくなる。したがって、船舶１００は前進ができなくなり、船舶１００が特定水域に侵入するのを防ぐことができる。
　なお、この場合には、操船者が、ステアリング装置３５を操作しながら船体１０を後進させることでステップＳ１３の判定がＮＯになるため、その後は船体１０の前進を再開することができる。
　また、判定部２１ｃは、船体１０の方位から求まる船体１０の進路上に特定水域が存在していない場合でも、船体１０の位置と特定水域との距離が閾値以下になっている場合には、船体１０が特定水域に侵入する可能性があると判定してもよい。
　このように、船体１０の進路上に特定水域が存在しておらずかつ船体１０の位置と特定水域との距離が閾値以下になっている場合には、制御部２１ｅは、船体１０の進路が特定水域と重ならないようにステアリングホイール３５ａの可動範囲を制限する。
　これにより、操船者は、特定水域に向けて船体１０を進めることができなくなる。このため、船体１０が特定水域に侵入するのを防ぐことができる。
　以上のように、航行補助システム１Ａによれば、船体１０が特定水域に侵入する可能性がある場合には、シフト・スロットル操作装置３４及びステアリング装置３５の少なくとも一方の可動範囲に制限がかかるため、特定水域に船体１０が侵入するのを防ぐことができ、安全な航行をサポートすることが可能となる。
　また、航行補助システム１Ａによれば、この効果を、内燃機関の制御パラメータは特に変更することなく、回転軸駆動部３４ｍ又はシャフト駆動部３５ｍの制御のみで実現することができる。このため、船外機２０の製造コストが増大するのを防ぐことができる。
　また、内燃機関の制御パラメータの変更ではなく、操作部の可動範囲の制限によって適切な航行がサポートされる。このため、操船者は、操作部を操作することで航行の補助がなされていることを直感的に認識することができ、違和感のない操船が可能となる。
　本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
　例えば、ここまで説明してきた航行補助システム１及び航行補助システム１Ａにおいて、方位センサ３１とＧＰＳ受信機３２は船外機２０に内蔵されていてもよい。
　また、シフト・スロットル操作装置３４、回転軸駆動部３４ｍ、ステアリング装置３５、シャフト駆動部３５ｍ、トリムスイッチ３６、及びスイッチ駆動部３６ｍを船外機２０が有する構成であってもよい。
　また、航行補助システム１及び航行補助システム１Ａは、船舶１００の推進器として船外機２０を有しているが、推進器は船外内機であってもよい。
１，１Ａ　航行補助システム
１００　船舶
１０　船体
１０ａ　船尾
２０　船外機
２１　ＥＣＵ
２１Ａ　位置情報取得部
２１Ｂ　特定水域情報取得部
２１Ｃ，２１ｃ　判定部
２１Ｄ，２１ｄ　報知部
２１Ｅ，２１ｅ　制御部
２２　通信インタフェース
２３　スロットル用モータ
２４　転舵用モータ
２５　トリム角調整用モータ
２６　シフト用モータ
２７　プロペラ
２８　記憶媒体
３１　方位センサ
３２　ＧＰＳ受信機
３３　表示部
３４　シフト・スロットル操作装置
３４ａ　シフト・スロットルレバー
３４ｍ　回転軸駆動部
３４０　リモートコントロールボックス
３５　ステアリング装置
３５ａ　ステアリングホイール
３５ｍ　シャフト駆動部
３６　トリムスイッチ
３６ｍ　スイッチ駆動部

Claims (6)

  1. 　船舶の航行補助システムであって、
    　前記船舶の推進器に含まれるプロペラの回転数及び前記推進器の姿勢を指示するための可動式の操作部と、
    　前記操作部を駆動するアクチュエータと、
    　前記推進器が装着された船体の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    　航行に制限のある特定水域の情報と前記位置情報とに基づいて、前記船体が前記特定水域内にある、又は、前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があるか否かを判定する判定部と、
    　前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に、前記アクチュエータを制御して前記操作部の可動範囲を制限する制御部と、を備える航行補助システム。
  2. 　請求項１記載の航行補助システムであって、
    　前記特定水域として第一の航行速度が設定されている速度制限水域に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記回転数を指示するための前記操作部の可動範囲を、前記第一の航行速度が航行速度の上限値となる範囲に制限する航行補助システム。 
  3. 　請求項１又は２記載の航行補助システムであって、
    　前記操作部は、前記姿勢として前記推進器のトリム角を指示するためのトリム角操作部を含み、
    　前記特定水域として浅瀬の水域又は暗礁のある水域内に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記トリム角操作部の可動範囲を、前記推進器と海底との接触を避ける範囲に制限する航行補助システム。
  4. 　請求項１又は２に記載の航行補助システムであって、
    　前記操作部は、前記姿勢としての前記推進器の向きを指示するための方位指示操作部を含み、
    　前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記方位指示操作部の可動範囲を、前記船体が前記特定水域に侵入不可となる範囲に制限する航行補助システム。
  5. 　請求項１又は２に記載の航行補助システムであって、
    　前記操作部は、前記プロペラの回転方向を指示するための進行方向指示操作部を含み、
    　前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記進行方向指示操作部の可動範囲を、前記船体が前進不可となる範囲に制限する航行補助システム。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の航行補助システムであって、
    　前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に報知する報知部を備える航行補助システム。
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