WO2022044608A1 - 船舶航行支援装置、船舶航行支援方法、および、船舶航行支援プログラム - Google Patents

船舶航行支援装置、船舶航行支援方法、および、船舶航行支援プログラム Download PDF

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WO2022044608A1
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feature information
information
ship
navigation support
ship navigation
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PCT/JP2021/026771
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達也 園部
裕行 戸田
拓 中村
一喜 辻本
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古野電気株式会社
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    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a ship navigation support technique used when a ship is moored.
  • Patent Document 1 describes a ship berthing support device.
  • the distance between the ship and a plurality of points on the quay is measured by using the distance measuring means.
  • the distance measured by the distance measuring means as shown in the prior art includes an error. Then, this error occurs with each measurement of the distance and increases sequentially.
  • an object of the present invention is to suppress an error that occurs in movement or the like when a ship is moored.
  • the ship navigation support device of the present invention includes a measurement unit and a feature information update unit.
  • the measuring unit obtains measurement information for the target by using the distance measurement result for the area including the target where the ship is moored.
  • the feature information update unit updates the feature information for the target by using the initial feature information for the target or the feature information before the update for the target and the measurement information.
  • the distance measurement result of the target object is reflected in the updated feature information.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a ship navigation support device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the provisional initial information setting unit.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the measurement unit.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the feature information update unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a method of designating provisional initial information.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of setting an example of the weighting coefficient.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing an example of a specific application example of the configuration of the ship navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the concept of updating the quay line.
  • FIG. 10 (A), 9 (B), and 9 (C) are views showing the updated state of the quay line.
  • 10 (A) and 10 (B) are flowcharts showing schematic processing of the ship navigation support method.
  • 11 (A) is a flowchart showing a specific processing flow regarding the update of the feature information shown in FIG. 10 (A)
  • FIG. 11 (B) is a specific flow regarding the update of the quay line shown in FIG. 10 (B). It is a flowchart which shows a typical processing flow.
  • FIG. 12 is a flowchart showing another specific processing flow regarding the update of the feature information.
  • FIG. 13 is a flowchart showing another specific processing flow regarding the update of the feature information.
  • FIG. 14 (A) is a flowchart showing the processing of the ship navigation support method including the generation of navigation support information
  • FIG. 14 (B) shows the processing of FIG. 14 (A) as a more specific target (quay).
  • FIG. 15 is a functional block diagram showing a configuration of a ship navigation support device in a mode of calculating and updating a quay line and a quay reference point.
  • 16 (A), 16 (B), and 16 (C) are diagrams showing the updated state of the quay line and the quay reference point.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a schematic process of a method of updating the quay line and the quay reference point.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a method of updating the quay reference point.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a process of setting provisional initial information from the past position coordinates of the feature information of the target object.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a ship navigation support device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the provisional initial information setting unit.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the measurement unit.
  • the ship navigation support device 10 includes a provisional initial information setting unit 20, a measurement unit 30, and a calculation unit 40.
  • the ship navigation support device 10 executes a ship navigation support program and a storage device that stores a program (ship navigation support program) that realizes a ship navigation support method, excluding the optical system part and the radio wave system part, for example. It can be realized by an arithmetic processing device such as a CPU. Further, the part of the storage device and the arithmetic processing unit can be realized by an IC or the like in which a navigation support program is incorporated.
  • the provisional initial information setting unit 20 accepts the designation of provisional initial information for the characteristic information of the target at which the ship is moored or berthed (berthed).
  • the provisional initial information setting unit 20 outputs the provisional initial information to the calculation unit 40.
  • the target is a quay
  • the feature information is the vector quantity of the quay line and the position coordinates of the quay reference point
  • the provisional initial information is the provisional quay line (vector quantity) and the provisional quay reference. It is a point (position coordinate).
  • the measuring unit 30 measures the distance to the area including the target where the ship is moored or berthed (berthed).
  • the measurement unit 30 obtains measurement information for the target object by using the distance measurement result.
  • the measurement unit 30 outputs the measurement information to the calculation unit 40.
  • the measurement information is a vector quantity of a line segment (straight line).
  • the calculation unit 40 includes an initial feature information setting unit 41 and a feature information update unit 42.
  • the provisional initial information is input to the initial feature information setting unit 41.
  • the measurement information is input to the initial feature information setting unit 41 and the feature information update unit 42.
  • the initial feature information setting unit 41 sets the initial feature information using the provisional initial information and the measurement information.
  • the initial feature information includes, for example, an initial quay line (vector quantity), an initial quay reference point (position coordinates), and the like.
  • the initial feature information setting unit 41 sets this measurement information as the initial feature information. If there is a plurality of measurement information for the target object, the initial feature information setting unit 41 sets the initial feature information from the plurality of measurement information. As an example, the initial feature information setting unit 41 detects measurement information (maximum likelihood measurement information) whose position and direction with respect to the ship are most similar to the provisional initial information among a plurality of measurement information. The initial feature information setting unit 41 sets the maximum likelihood measurement information as the initial feature information. By performing such processing, the ship navigation support device 10 can suppress an error in the initial feature information as compared with manually inputting the initial feature information by the user or the like. The initial feature information setting unit 41 outputs the initial feature information to the feature information update unit 42.
  • the feature information update unit 42 updates the feature information using the measurement information. For example, the feature information updating unit 42 updates to new feature information by using the measurement information at substantially the same time as the setting timing of the initial feature information. Further, the feature information updating unit 42 sequentially updates the feature information using the obtained measurement information. A more detailed configuration and processing of the feature information updating unit 42 will be described later.
  • the ship navigation support device 10 can suppress an error included in the information (positional relationship, distance, direction, etc. between the ship and the target) that the ship wants to acquire when moving to the target.
  • the ship navigation support device 10 can suppress an error included in the distance, direction, etc. between the ship and the quay line or the quay reference point in the movement (berthing, berthing) when the ship is moored.
  • the provisional initial information setting unit 20 includes a camera 21, an operation input unit 22, and a provisional initial information setting unit 23.
  • the camera 21 is connected to the operation input unit 22.
  • the camera 21 is, for example, a monocular camera, and images an area including a target object (for example, a quay).
  • the camera 21 outputs the captured image to the operation input unit 22.
  • the operation input unit 22 is realized by, for example, a touch panel or the like.
  • the operation input unit 22 displays the input image.
  • the operation input unit 22 receives an operation input from the user and detects an operation position (operation locus) on the image.
  • the operation input unit 22 outputs the operation position (operation locus) to the provisional initial information setting unit 23.
  • the provisional initial information setting unit 23 converts the operation position (operation trajectory) into the vector quantity of the three-dimensional coordinate system set in the image, and sets it as the provisional initial information.
  • the provisional initial information setting unit 23 outputs the provisional initial information to the calculation unit 40.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a method of designating provisional initial information.
  • an image including the target quay 90 is displayed on the display screen.
  • the operation input unit 22 detects the operation locus (the locus corresponding to the provisional quay line 920 in FIG. 5). More specifically, the operation input unit 22 detects a pixel group (pixel coordinate group) operated by a finger in the image as a locus. The operation input unit 22 outputs this locus to the provisional initial information setting unit 23.
  • the provisional initial information setting unit 23 sets this locus as the provisional quay line 920.
  • the provisional quay line 920 is represented by, for example, a vector quantity set by an orientation and a distance relative to the position of the ship.
  • the provisional quay line 920 corresponds to the provisional initial information.
  • the provisional initial information setting unit 23 outputs the provisional quay line 920 to the initial feature information setting unit 41 of the calculation unit 40.
  • the measurement unit 30 includes a distance measurement unit 31, a posture measurement unit 32, and a measurement information generation unit 33.
  • the ranging unit 31 is realized by, for example, LIDAR or the like.
  • the ranging unit 31 may be another ranging device such as an optical system or a radio wave system such as LADAR.
  • the ranging unit 31 performs three-dimensional ranging on the area including the target object, and detects a plurality of feature points.
  • the ranging unit 31 outputs a plurality of feature points to the measurement information generation unit 33.
  • the posture measuring unit 32 is realized by, for example, a posture sensor equipped on a ship.
  • the attitude sensor may be one using GNSS signal positioning technology or one using an inertial sensor. Further, the attitude sensor may be a combination of a GNSS signal positioning technique and an inertial sensor. If the positioning technology of the GNSS signal is used, the position (position coordinates) of the ship can also be measured. In addition, if the GNSS signal positioning technology is used, the attitude can be measured with high accuracy in an open sky situation such as at sea.
  • the posture measuring unit 32 measures the posture of the ship.
  • the attitude measurement unit 32 outputs the attitude of the ship to the measurement information generation unit 33.
  • the measurement information generation unit 33 converts (projects) a plurality of feature points obtained in three-dimensional coordinates into a two-dimensional coordinate system on a horizontal plane. At this time, the measurement information generation unit 33 uses the posture of the ship to raise a plurality of feature points of the three-dimensional coordinate system to the two-dimensional coordinate system on the horizontal plane even if the ship is swinging, for example. Can be converted to precision.
  • the measurement information generation unit 33 applies a predetermined conversion process (for example, Hough transform process, etc.) to a plurality of feature points arranged at two-dimensional coordinates on the horizontal plane, and generates measurement information.
  • the measurement information generation unit 33 outputs the generated measurement information to the initial feature information setting unit 41 and the feature information update unit 42 of the calculation unit 40.
  • the process of converting a plurality of feature points obtained in three-dimensional coordinates into a two-dimensional coordinate system on a horizontal plane can be omitted.
  • the calculation unit 40 includes an initial feature information setting unit 41 and a feature information update unit 42.
  • the description of the initial feature information setting unit 41 is described above and is omitted.
  • the initial feature information setting unit 41 sets the initial feature information using the provisional initial information and the measurement information, and outputs the initial feature information to the feature information update unit 42.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the feature information update unit.
  • the feature information updating unit 42 includes a difference calculation unit 421, a weighting coefficient setting unit 422, and a feature information calculation unit 423.
  • the difference calculation unit 421 calculates the difference between the feature information and the measurement information. More specifically, when the initial feature information is input to the difference calculation unit 421, the difference calculation unit 421 calculates the difference between the initial feature information and the measurement information according to this timing. Further, when the feature information updated by the feature information calculation unit 423 is fed back to the difference calculation unit 421, the difference calculation unit 421 determines the difference between the fed back feature information and the measurement information according to the feedback timing. Is calculated.
  • the measurement information according to the timing shown here means, for example, the measurement information obtained at the time immediately after the timing.
  • the difference calculation unit 421 calculates the difference between the initial feature information or the fed-back feature information (feature information before update) and the measurement information for each of the plurality of measurement information.
  • the difference calculation unit 421 outputs the difference from each measurement information to the weighting coefficient setting unit 422.
  • the weighting coefficient setting unit 422 sets the weighting coefficient according to the difference for each measurement information.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of setting an example of the weighting coefficient. As shown in FIG. 6, the weighting coefficient is set so that the weighting coefficient w becomes smaller as the absolute value of the difference becomes larger.
  • the weighting coefficient setting unit 422 outputs the weighting coefficient w for each measurement information to the feature information calculation unit 423.
  • the feature information calculation unit 423 inputs the measurement information and the weighting coefficient w.
  • the feature information calculation unit 423 calculates the feature information by using the measurement information and the weighting coefficient w for the measurement information. More specifically, the feature information calculation unit 423 normalizes the weighting coefficient w.
  • the normalization here is to reset the weighting coefficient w so that all the weighting coefficients are added and become 1. In addition, this normalization processing may be performed by the weighting coefficient setting unit 422.
  • the feature information calculation unit 423 multiplies the normalized weighting factor w by the measurement information.
  • the feature information calculation unit 423 outputs the result of adding the measurement information multiplied by the weighting coefficient w as new feature information (feature information after update).
  • the updated feature information is generated by adding the measurement information using the distance measurement result. As a result, the accumulation of errors due to overlapping updates is suppressed.
  • the measurement information is multiplied by the weighting coefficient.
  • the weighting coefficient is set so that the larger the difference from the feature information before the update, the smaller the influence on the feature information after the update. Therefore, the feature information after the update suppresses the influence of the error included in the feature information before the update, and is highly accurate with respect to the actual feature information.
  • the ship navigation support device 10 can generate the feature information with high accuracy with respect to the actual feature information and while suppressing the update error.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing an example of a specific application example of the configuration of the ship navigation support device according to the embodiment of the present invention. Note that FIG. 7 is basically the same as the figure in which FIGS. 1, 2, 3, and 4 are combined, and is different in that the target object, the feature information, and the like are embodied. In the following, only the parts that require additional explanation will be described, and the parts that can be understood in the above explanation will be omitted.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the concept of updating the quay line. 9 (A), 9 (B), and 9 (C) are diagrams showing the updated state of the quay line.
  • the ship navigation support device 10e includes a provisional quay information setting unit 20e, a measurement unit 30e, and a calculation unit 40e.
  • the provisional quay information setting unit 20e corresponds to the above-mentioned provisional initial information setting unit 20.
  • the measuring unit 30e corresponds to the measuring unit 30.
  • the calculation unit 40e corresponds to the calculation unit 40.
  • the provisional quay information setting unit 20e includes a camera 21, an operation input unit 22, and a provisional quay line setting unit 23e.
  • the provisional quay line setting unit 23e corresponds to the provisional initial information setting unit 23, and sets the provisional quay line (see the provisional quay line 920 in FIG. 5 above) using the operation input result.
  • the provisional quay line setting unit 23e outputs the provisional quay line to the calculation unit 40e.
  • the measurement unit 30e includes a distance measurement unit 31, a posture measurement unit 32, and a measurement line generation unit 33e.
  • the measurement line generation unit 33e corresponds to the measurement information generation unit 33, and generates a linear measurement line by using a plurality of feature points obtained by distance measurement and the posture of the ship 100.
  • the measurement line is represented by the distance ⁇ from the reference point (for example, the sensor position) 111 of the ship 100 and the direction ⁇ of the measurement line with respect to the position of the ship 100.
  • the distance ⁇ is the length of the perpendicular line drawn from the ship 100 to the measurement line
  • the azimuth ⁇ is the angle formed by the reference direction and the extension direction of the perpendicular line in a predetermined coordinate system.
  • the measurement line generation unit 33e outputs the measurement line to the calculation unit 40e.
  • the calculation unit 40e includes an initial quay line setting unit 41e and a quay information update unit 42e.
  • the initial quay line setting unit 41e corresponds to the initial feature information setting unit 41
  • the quay information update unit 42e corresponds to the feature information update unit 42.
  • the quay information updating unit 42e includes a difference calculation unit 421, a weighting coefficient setting unit 422, and a quay line calculation unit 423e.
  • the quay line calculation unit 423e corresponds to the feature information calculation unit 423.
  • the provisional quay line and the measurement line are input to the initial quay line setting unit 41e. If there is only one measurement line, the initial quay line setting unit 41e sets this measurement line as the initial quay line. If there are a plurality of measurement lines, the initial quay line setting unit 41e sets the maximum likelihood measurement line in the plurality of measurement lines to the initial quay line. For example, the initial quay line setting unit 41e sets the maximum likelihood measurement line to, for example, a measurement line having a parameter most similar to the parameters (distance ⁇ , direction ⁇ ) of the provisional quay line. The initial quay line setting unit 41e outputs the initial quay line to the quay information updating unit 42e.
  • the initial quay line and the measurement line are input to the difference calculation unit 421 of the quay information update unit 42e.
  • the difference calculation unit 421 calculates the difference from the initial quay line for each of the measurement lines. At this time, the difference calculation unit 421 calculates the difference for each parameter. That is, the difference calculation unit 421 calculates the difference ⁇ of the distance ⁇ and the difference ⁇ of the direction ⁇ with respect to the initial quay line for one measurement line.
  • a plurality of measurement lines 931 (T1), 932 (T1), 933 (T1), 933 (T1) measured at the timing T1 immediately after that. T1), 934 (T1) are obtained.
  • the measurement line 931 (T1) is obtained at the timing T1 and is generated from a plurality of feature points 81 (T1) arranged in a straight line.
  • the measurement line 932 (T1) is obtained at timing T1 and is generated from a plurality of linearly arranged feature points 82 (T1)
  • the measurement line 933 (T1) is obtained at timing T1 and linearly.
  • the measurement line 934 (T1) is generated from the plurality of feature points 83 (T1) arranged side by side, and is generated from the plurality of feature points 84 (T1) arranged in a straight line at the timing T1.
  • the difference calculation unit 421 outputs the difference for each measurement line to the weighting coefficient setting unit 422.
  • the difference calculation unit 421 calculates the difference ⁇ 1 (T1) between the distance ⁇ 1 (T1) of the measurement line 931 (T1) and the distance ⁇ (T0) of the immediately preceding quay line 920 (T0).
  • the difference calculation unit 421 calculates the difference ⁇ 1 (T1) between the direction ⁇ 1 (T1) of the measurement line 931 (T1) and the direction ⁇ (T0) of the immediately preceding quay line 920 (T0).
  • the difference calculation unit 421 calculates the difference ⁇ 2 (T1) and the difference ⁇ 2 (T1) with respect to the measurement line 932 (T1), and the difference ⁇ 3 (T1) with respect to the measurement line 933 (T1).
  • the difference ⁇ 3 (T1) is calculated, and the difference ⁇ 4 (T1) and the difference ⁇ 4 (T1) are calculated with respect to the measurement line 934 (T1). Then, the difference calculation unit 421 outputs these differences to the weighting coefficient setting unit 422.
  • the weighting coefficient setting unit 422 sets the weighting coefficient according to the difference. More specifically, the weighting coefficient setting unit 422 sets the first weighting coefficient w ⁇ for the distance ⁇ according to the difference ⁇ with respect to the distance ⁇ . The weighting coefficient setting unit 422 sets the second weighting coefficient w ⁇ for the direction ⁇ according to the difference ⁇ with respect to the direction ⁇ . The weighting coefficient setting unit 422 outputs the first weighting coefficient w ⁇ and the second weighting coefficient w ⁇ to the quay line calculation unit 423e.
  • the quay line calculation unit 423e normalizes the first weighting coefficient w ⁇ to each using the number of measurement lines to be added.
  • the quay line calculation unit 423e normalizes the second doubled coefficient w ⁇ to each using the number of measurement lines to be added.
  • the quay line calculation unit 423e multiplies the distance ⁇ by the normalized first weighting coefficient w ⁇ for each measurement line, and adds these multiplied values. For example, in the example of FIG. 8, the quay line calculation unit 423e multiplies the distance ⁇ 1 (T1) of the measurement line 931 (T1) by the first weighting coefficient w ⁇ 1 and the distance ⁇ 2 (T1) of the measurement line 932 (T1). Multiply T1) by the first weighting coefficient w ⁇ 2, multiply the distance ⁇ 3 (T1) of the measurement line 933 (T1) by the first weighting coefficient w ⁇ 3, and multiply the distance ⁇ 4 (T1) of the measurement line 934 (T1) by the first. By multiplying the single multiplication factor w ⁇ 4 and adding these multiplication values, the distance ⁇ (T1) of the quay line 920 (T1) at the timing T1 is calculated.
  • the quay line calculation unit 423e multiplies the normalized second multiplication factor w ⁇ by the azimuth ⁇ for each measurement line, and adds these multiplied values. For example, in the example of FIG. 8, the quay line calculation unit 423e multiplies the direction ⁇ 1 (T1) of the measurement line 931 (T1) by the second multiplication factor w ⁇ 1, and the direction ⁇ 2 (the direction ⁇ 2 of the measurement line 932 (T1)). T1) is multiplied by the second multiplication coefficient w ⁇ 2, the orientation ⁇ 3 (T1) of the measurement line 933 (T1) is multiplied by the second overlap coefficient w ⁇ 3, and the orientation ⁇ 4 (T1) of the measurement line 934 (T1) is multiplied by the second. By multiplying by the double coefficient w ⁇ 4 and adding these multiplication values, the direction ⁇ (T1) of the quay line 920 (T1) at the timing T1 is calculated.
  • the quay line 920 is sequentially updated as shown in FIGS. 9 (A), 9 (B), and 9 (C).
  • the measurement lines 931 (T1), 932 (T1), 933 (T1), 934 (T1) at the timing T1 and the quay line 920 (T0) at the immediately preceding timing T0 are used.
  • the quay line 920 (T1) at the timing T1 is generated, and the quay line 920 is updated.
  • the timing T2 is formed by the measurement lines 931 (T2), 932 (T2), 933 (T2), 934 (T2) of the timing T2 and the quay line 920 (T1) at the immediately preceding timing T1.
  • the quay line 920 (T2) is generated in, and the quay line 920 is updated.
  • the timing T3 is formed by the measurement lines 931 (T3), 932 (T3), 933 (T3), 934 (T3) of the timing T3 and the quay line 920 (T2) at the immediately preceding timing T2.
  • the quay line 920 (T3) is generated in, and the quay line 920 is updated.
  • the ship navigation support device 10e can sequentially update the quay line 920 and suppress the accumulation of errors due to the update.
  • this configuration and processing as shown in FIGS. 9 (A), 9 (B), and 9 (C), even if the ship 100 moves, the distance measurement results at each timing can be obtained. Since the quay line 920 is updated by using it, the influence of the error due to the movement can be suppressed.
  • FIG. 10 (A) and 10 (B) are flowcharts showing the schematic processing of the ship navigation support method.
  • FIG. 10B shows a case where the process of FIG. 10A is set for a more specific target (quay).
  • the arithmetic processing unit (ship navigation support device) sets the initial feature information of the target object (S11).
  • the arithmetic processing unit generates measurement information of the area including the target object (S12).
  • the arithmetic processing unit updates the feature information by calculating new feature information from the initial information of the feature information of the target object or the feature information before the update and the measurement information (S13).
  • the arithmetic processing unit sets the initial quay line (S11e) as shown in FIG. 10 (B).
  • the arithmetic processing unit generates a measurement line in the area including the quay (S12e).
  • the arithmetic processing unit updates the quay line by calculating a new quay line from the initial quay line or the quay line before the update and the measurement line (S13e).
  • FIG. 11A is a flowchart showing a specific processing flow for updating the feature information shown in FIG. 10A.
  • FIG. 11B is a flowchart showing a specific processing flow regarding the update of the quay line shown in FIG. 10B.
  • the arithmetic processing unit acquires the feature information before the update including the initial feature information (S31).
  • the arithmetic processing unit acquires a plurality of measurement information (S32).
  • the arithmetic processing unit calculates the difference between the measurement information and the feature information (S33).
  • the arithmetic processing unit sets a weighting coefficient according to the difference for each measurement information (S34).
  • the arithmetic processing unit calculates the updated feature information using the weighting coefficient and the measurement information (S35).
  • the arithmetic processing unit acquires the quay line before the update including the initial quay line (S31e).
  • the arithmetic processing unit acquires a plurality of measurement lines (S32e).
  • the arithmetic processing unit calculates the difference between the measurement line and the quay line (S33e).
  • the arithmetic processing unit sets a weighting coefficient according to the difference for each measurement line (S34e).
  • the arithmetic processing unit calculates the updated quay line using the weighting coefficient and the measurement line (S35e).
  • FIG. 12 is a flowchart showing another specific processing flow regarding the update of the feature information.
  • the process shown in FIG. 12 is different from the process shown in FIG. 11A in the process of adjusting the weighting coefficient.
  • the other processes shown in FIG. 12 are the same as the processes shown in FIG. 11 (A), and the description of the same parts will be omitted.
  • the arithmetic processing unit adjusts the weighting coefficient according to the navigation state of the ship (S391). For example, in the arithmetic processing unit, the farther the ship is from the target object, the smaller the weight reduction method depending on the magnitude of the difference. Further, the arithmetic processing unit reduces the method of reducing the weight depending on the magnitude of the difference as the navigation speed of the ship, more specifically, for example, the approach speed to the target becomes faster. It should be noted that this adjustment content is an example, and for example, the weight reduction method may be reduced as the navigation state in which the error included in the distance measurement result and the measurement information becomes larger.
  • the ship navigation support devices 10 and 10e can update the feature information (for example, the quay line) more accurately.
  • FIG. 13 is a flowchart showing another specific processing flow regarding the update of the feature information.
  • the process shown in FIG. 13 is different from the process shown in FIG. 11A in the measurement information selection process.
  • the other processes shown in FIG. 13 are the same as the processes shown in FIG. 11 (A), and the description of the same parts will be omitted.
  • the arithmetic processing unit excludes measurement information whose difference does not satisfy the condition (S392).
  • This condition is, for example, that the difference exceeds the threshold value, more specifically, the difference ⁇ of the distance ⁇ exceeds the threshold value for distance, or the difference ⁇ of the direction ⁇ exceeds the threshold value for direction.
  • the ship navigation support devices 10 and 10e can obtain measurement information from the calculation of the feature information, such as a shape that is clearly far from the target and a shape that is clearly different from the target, which adversely affects the calculation of the feature information. Can be excluded.
  • the feature information (quay line) can be continuously updated even if the measurement information (measurement line) is hardly obtained at a certain timing.
  • the ship navigation support devices 10 and 10e may adopt an averaging process such as a moving average for the feature information.
  • the feature information calculation unit 423 of the calculation unit 40 performs weighted average processing of the feature information before the update and the calculated feature information, and calculates the feature information after the update.
  • the quay line calculation unit 423e of the calculation unit 40e performs a weighted average processing of the quay line before the update and the calculated quay line to calculate the quay line after the update.
  • FIG. 14A is a flowchart showing the processing of the ship navigation support method including the generation of navigation support information.
  • FIG. 14B shows a case where the process of FIG. 14A is set for a more specific target (quay).
  • the process shown in FIG. 14 (A) differs in that the process of generating navigation support information is added to the process shown in FIG. 10 (A), and the process shown in FIG. 14 (B) is different from the process shown in FIG. 10 (B).
  • FIGS. 14 (A) and 14 (B) are the same as the processes shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B), respectively, and the description of the same parts will be omitted.
  • the arithmetic processing unit (ship navigation support device) generates navigation support information from the feature information (S14).
  • the arithmetic processing unit when the feature information is a quay line, as shown in FIG. 14 (B), the arithmetic processing unit generates a quay line distance from the calculated (updated) quay line (S14e).
  • the quay line distance is obtained, for example, by the quay line distance ⁇ .
  • the mode of calculating and updating the quay line was shown. However, it is also possible to calculate and update other feature information about the quay. In the following, as other feature information, a mode in which a quay reference point is calculated and updated is shown.
  • the quay reference point is a point that is used as a reference when the ship 100 berths, and is a point on the quay line.
  • FIG. 15 is a functional block diagram showing a configuration of a ship navigation support device in a mode of calculating and updating a quay line and a quay reference point.
  • the ship navigation support device 10f shown in FIG. 15 has a provisional quay reference point setting unit 232f, a quay reference point information setting unit 233f, a position measurement unit 34, and a position measurement unit 34 with respect to the ship navigation support device 10e shown in FIG. The difference is that the quay reference point calculation unit 424f is further provided.
  • Other configurations of the ship navigation support device 10f are the same as those of the ship navigation support device 10e, and the description of the same parts will be omitted.
  • the ship navigation support device 10f includes a provisional quay information setting unit 20f, a measurement unit 30f, and a calculation unit 40f.
  • the provisional quay information setting unit 20f includes a camera 21, an operation input unit 22, a provisional quay line setting unit 231f, a provisional quay reference point setting unit 232f, and a quay reference point information setting unit 233f.
  • the provisional quay line setting unit 231f has the same function as the provisional quay line setting unit 23e.
  • the measurement unit 30f includes a distance measurement unit 31, a posture measurement unit 32, a measurement line generation unit 33f, and a position measurement unit 34.
  • the measurement line generation unit 33f has the same function as the measurement line generation unit 33e.
  • the position measurement unit 34 has, for example, a GNSS positioning function and measures the position of the ship 100.
  • the calculation unit 40f includes an initial quay line setting unit 41f and a quay information update unit 42f.
  • the initial quay line setting unit 41f has the same function as the initial quay line setting unit 41e.
  • the quay information updating unit 42f includes a difference calculation unit 421, a weighting coefficient setting unit 422, a quay line calculation unit 423f, and a quay reference point calculation unit 424f.
  • the quay line calculation unit 423f has the same function as the quay line calculation unit 423e.
  • the renewal of the quay line is the same as the above-mentioned ship navigation support device 10e, and the description thereof will be omitted.
  • the provisional quay reference point setting unit 232f sets the provisional quay reference point using the operation input result. For example, the provisional quay reference point setting unit 232f detects the coordinates of the operation position on the screen and sets the provisional quay reference point. The provisional quay reference point setting unit 232f outputs the provisional quay reference point to the quay reference point information setting unit 233f.
  • the quay reference point information setting unit 233f calculates the direction ⁇ of the provisional quay reference point with respect to the ship 100 by using the provisional quay reference point, the attitude of the ship 100, and the position of the ship 100. Then, the quay reference point information setting unit 233f sets the provisional quay reference point including this direction ⁇ as the initial quay reference point. The quay reference point information setting unit 233f outputs the direction ⁇ of the initial quay reference point with respect to the ship 100, which is expressed using the direction ⁇ , to the quay reference point calculation unit 424f of the calculation unit 40f.
  • the updated quay line, initial quay reference point, position of ship 100, and attitude of ship 100 are input to the quay reference point calculation unit 424f.
  • the quay reference point calculation unit 424f calculates the change amount ⁇ of the azimuth ⁇ by using the change amount of the position of the ship 100 and the change amount of the attitude from the update timing of the previous quay reference point.
  • the quay reference point calculation unit 424f corrects the initial quay reference point or the direction ⁇ before the update with the change amount ⁇ , and updates the direction ⁇ .
  • the quay reference point calculation unit 424f calculates the intersection of the straight line indicated by the updated direction ⁇ and the updated quay line.
  • the quay reference point calculation unit 424f calculates the coordinates of the updated quay reference point from the distance between the intersection and the ship 100 and the position of the ship 100. As a result, the quay reference point calculation unit 424f updates the quay reference point.
  • the quay reference point can be updated together with the quay line.
  • 16 (A), 16 (B), and 16 (C) are diagrams showing the updated state of the quay line and the quay reference point.
  • the initial quay line 920 (T0) is updated to the quay line 920 (T1), and accordingly, the initial quay reference point 929 (T0) is changed to the quay reference point 929 (T1). Will be updated.
  • the update of the quay reference point at this time that is, the azimuth ⁇ (T1) of the quay reference point 929 (T1) is the directional ⁇ (T0) of the initial quay reference point 929 (T0) due to the change in the position of the ship. It is obtained by correcting with the amount of change ⁇ v01 and the amount of change in direction ⁇ d01 due to the change in posture. Then, by obtaining the direction ⁇ (T1) of the quay reference point 929 (T1) and the quay line 920 (T1), the position coordinates of the quay reference point 929 (T1) can also be calculated.
  • the quay line 920 (T1) is updated to the quay line 920 (T2), and accordingly, the quay reference point 929 (T1) is updated to the quay reference point 929 (T2).
  • the update of the quay reference point at this time that is, the directional control ⁇ (T2) of the quay reference point 929 (T2) is the directional change amount of the quay reference point 929 (T1) directional ⁇ (T1) due to the change in the position of the ship. It is obtained by correcting with ⁇ v12 and the amount of directional change due to the change in posture ⁇ d12. Then, by obtaining the direction ⁇ (T2) of the quay reference point 929 (T2) and the quay line 920 (T2), the position coordinates of the quay reference point 929 (T2) can also be calculated.
  • the quay line 920 (T2) is updated to the quay line 920 (T3), and accordingly, the quay reference point 929 (T2) is updated to the quay reference point 929 (T3).
  • the update of the quay reference point at this time that is, the directional control ⁇ (T3) of the quay reference point 929 (T3) is the directional change amount of the quay reference point 929 (T2) directional ⁇ (T2) due to the change in the position of the ship. It is obtained by correcting with ⁇ v23 and the amount of directional change due to the change in posture ⁇ d23. Then, by obtaining the direction ⁇ (T3) of the quay reference point 929 (T3) and the quay line 920 (T3), the position coordinates of the quay reference point 929 (T3) can also be calculated.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a schematic process of how to update the quay line and the quay reference point.
  • the arithmetic processing unit (ship navigation support device) sets the initial quay line and the initial quay reference point (S11f).
  • the arithmetic processing unit generates an actual quay line and a measurement line in a region including the actual quay reference point (S12f).
  • the arithmetic processing unit updates the quay line using the measurement line (S13f).
  • the arithmetic processing unit updates the quay reference point using the position, attitude, and updated quay line of the ship 100 (S14f).
  • FIG. 18 is a flowchart showing a method of updating the quay reference point.
  • the arithmetic processing unit (ship navigation support device) acquires the updated quay line (S41).
  • the arithmetic processing unit acquires the direction of the quay reference point before the update, for example, the quay reference point with respect to the ship 100 (S42).
  • the arithmetic processing unit acquires the movement amount (position change amount) and posture change amount of the ship 100 (S43).
  • the arithmetic processing device updates the quay reference point (direction) using the direction of the quay reference point before the update, the amount of movement of the ship 100 (the amount of change in position), and the amount of change in attitude (S44).
  • the arithmetic processing unit updates the quay reference point (position coordinates) using the updated quay reference point (direction) and the updated quay line (S45).
  • the ship navigation support device 10f can suppress an error in updating the quay reference point as well as updating the quay line.
  • provisional initial information (provisional quay line)
  • provisional initial information (provisional quay line) is set by the user's operation input.
  • provisional initial information from past data on the feature information of the target.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a process of setting provisional initial information from the past position coordinates of the feature information of the target object.
  • a mode in which the characteristic information of the target object is the quay line and the provisional initial information is the provisional quay line will be described.
  • the arithmetic processing unit stores the past position coordinates of the quay line.
  • the arithmetic processing unit reads out the past position coordinates of the quay line (S61).
  • the arithmetic processing unit acquires the position coordinates of the ship (own ship) (S62).
  • the acquisition of the position coordinates of the ship can be realized by using, for example, the above-mentioned GNSS signal positioning technique.
  • the arithmetic processing unit calculates the relative position of the quay line with respect to the ship using these position coordinates (S63).
  • the arithmetic processing unit sets a provisional quay line from a relative position (S64). For example, the arithmetic processing unit converts the relative position into a vector quantity set by the distance and direction with respect to the ship, and sets the provisional quay line.
  • the mode in which the past position coordinates of the quay line are used is shown.
  • a reference station on the quay line use a ship as a mobile station, detect a relative position using DGPS, RTK technology, or the like, and set a provisional quay line. It is also possible to receive the coordinates of the quay line from the outside and set the provisional quay line.
  • the mode of setting the initial information from the measurement information is shown based on the provisional initial information.
  • the provisional initial information may be set as the initial information as it is.
  • the provisional initial information may be used as it is as the initial information because the error is small.

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Abstract

【課題】船舶が停泊する際の移動等において生じる誤差を抑制する。 【解決手段】 船舶航行支援装置は、計測部、および、特徴情報更新部を備える。計測部は、船舶の停泊目標である目標物を含む領域に対する測距結果を用いて、目標物に対する計測情報を得る。特徴情報更新部は、目標物に対する初期の特徴情報または目標物に対する更新前の特徴情報と計測情報とを用いて、目標物に対する特徴情報を更新する。

Description

船舶航行支援装置、船舶航行支援方法、および、船舶航行支援プログラム
 本発明は、船舶の停泊時に利用する船舶航行支援技術に関する。
 特許文献1には、船舶の着岸支援装置が記載されている。特許文献1に記載の着岸支援装置では、距離測定手段を用いて、船舶と岸壁の複数点との距離を測定する。
特許第5000244号明細書
 しかしながら、従来技術に示すような距離測定手段で測定される距離は、誤差を含んでいる。そして、この誤差は、距離の測定毎に生じ、逐次的に増大する。
 したがって、本発明の目的は、船舶が停泊する際の移動等において生じる誤差を抑制することにある。
 この発明の船舶航行支援装置は、計測部、および、特徴情報更新部を備える。計測部は、船舶が停泊する目標物を含む領域に対する測距結果を用いて、目標物に対する計測情報を得る。特徴情報更新部は、目標物に対する初期の特徴情報または目標物に対する更新前の特徴情報と計測情報とを用いて、目標物に対する特徴情報を更新する。
 この構成では、目標物の測距結果が、更新後の特徴情報に反映される。
 この発明によれば、船舶が停泊する際の移動等において生じる誤差を抑制できる。
図1は、本発明の実施形態に係る船舶航行支援装置の構成を示す機能ブロック図である。 図2は、暫定初期情報設定部の構成を示す機能ブロック図である。 図3は、計測部の構成を示す機能ブロック図である。 図4は、特徴情報更新部の構成を示す機能ブロック図である。 図5は、暫定初期情報の指定方法の一例を示す図である。 図6は、重付係数の設定例の一例を示すグラフである。 図7は、本発明の実施形態に係る船舶航行支援装置の構成の具体的な適用例の一例を示す機能ブロック図である。 図8は、岸壁線の更新概念を説明するための図である。 図9(A)、図9(B)、図9(C)は、岸壁線の更新状態を示す図である。 図10(A)、図10(B)は、船舶航行支援方法の概略処理を示すフローチャートである。 図11(A)は、図10(A)に示す特徴情報の更新に関する具体的な処理フローを示すフローチャートであり、図11(B)は、図10(B)に示す岸壁線の更新に関する具体的な処理フローを示すフローチャートである。 図12は、特徴情報の更新に関する別の具体的な処理フローを示すフローチャートである。 図13は、特徴情報の更新に関する別の具体的な処理フローを示すフローチャートである。 図14(A)は、航行支援情報の生成を含む船舶航行支援方法の処理を示すフローチャートであり、図14(B)は、図14(A)の処理を、より具体的な目標物(岸壁)に対して設定した場合を示す。 図15は、岸壁線と岸壁基準点を算出して更新する態様の船舶航行支援装置の構成を示す機能ブロック図である。 図16(A),図16(B)、図16(C)は、岸壁線および岸壁基準点の更新状態を示す図である。 図17は、岸壁線および岸壁基準点の更新方法の概略処理を示すフローチャートである。 図18は、岸壁基準点の更新方法を示すフローチャートである。 図19は、目標物の特徴情報の過去の位置座標から暫定初期情報を設定する処理を示すフローチャートである。
 本発明の実施形態に係る船舶航行支援技術について、図を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る船舶航行支援装置の構成を示す機能ブロック図である。図2は、暫定初期情報設定部の構成を示す機能ブロック図である。図3は、計測部の構成を示す機能ブロック図である。
 (船舶航行支援装置10の概略構成)
 図1に示すように、船舶航行支援装置10は、暫定初期情報設定部20、計測部30、および、演算部40を備える。船舶航行支援装置10は、例えば、光学系の部分、電波系の部分を除き、船舶航行支援方法を実現するプログラム(船舶航行支援プログラム)が記憶される記憶デバイスと、船舶航行支援プログラムを実行するCPU等の演算処理装置と、によって実現可能である。また、記憶デバイスと演算処理装置との部分は、航行支援プログラムが組み込まれたIC等によって実現することも可能である。
 暫定初期情報設定部20は、船舶が停泊または着岸(着桟)する目標物の特徴情報に対する暫定初期情報の指定を受け付ける。暫定初期情報設定部20は、暫定初期情報を、演算部40に出力する。例えば、目標物とは、岸壁であり、特徴情報とは、岸壁線のベクトル量や、岸壁基準点の位置座標であり、暫定初期情報とは、暫定岸壁線(ベクトル量)や、暫定岸壁基準点(位置座標)である。
 計測部30は、船舶が停泊または着岸(着桟)する目標物を含む領域に対して測距を行う。計測部30は、測距結果を用いて、目標物に対する計測情報を得る。計測部30は、計測情報を演算部40に出力する。例えば、計測情報とは、線分(直線)のベクトル量である。
 演算部40は、初期特徴情報設定部41、および、特徴情報更新部42を備える。暫定初期情報は、初期特徴情報設定部41に入力される。計測情報は、初期特徴情報設定部41および特徴情報更新部42に入力される。
 初期特徴情報設定部41は、暫定初期情報と計測情報とを用いて、初期特徴情報を設定する。初期特徴情報としては、例えば、初期岸壁線(ベクトル量)や初期岸壁基準点(位置座標)等である。
 具体的には、例えば、初期特徴情報設定部41は、目標物に対する計測情報が1個であれば、この計測情報を、初期特徴情報に設定する。初期特徴情報設定部41は、目標物に対する計測情報が複数あれば、複数の計測情報から初期特徴情報を設定する。一例として、初期特徴情報設定部41は、複数の計測情報の内で、船舶に対する位置や方位が暫定初期情報に最も類似する計測情報(最尤計測情報)を検出する。初期特徴情報設定部41は、最尤計測情報を、初期特徴情報に設定する。このような処理を行うことで、船舶航行支援装置10は、初期特徴情報をユーザの手入力等で行うよりも、初期特徴情報の誤差を抑制できる。初期特徴情報設定部41は、初期特徴情報を、特徴情報更新部42に出力する。
 特徴情報更新部42は、計測情報を用いて、特徴情報を更新する。例えば、特徴情報更新部42は、初期特徴情報の設定タイミングと略同時刻の計測情報を用いて、新たな特徴情報に更新する。さらに、特徴情報更新部42は、この後、得られた計測情報を用いて、特徴情報を、順次更新する。なお、特徴情報更新部42のより詳細な構成及び処理は、後述する。
 このような処理を行うことで、更新される特徴情報が、更新の都度、計測情報に基づいて設定される。したがって、特徴情報を順次更新しても、誤差の増加は、抑制できる。これにより、船舶航行支援装置10は、例えば、船舶が目標物に移動する際に取得したい情報(船舶と目標物との間の位置関係や距離、方位、等)に含まれる誤差を抑制できる。より具体的な一例としては、例えば、船舶が停泊する際の移動(着岸、着桟)等において、船舶と岸壁線や岸壁基準点までの距離、方位等に含まれる誤差を抑制できる。
 (暫定初期情報設定部20の構成)
 図2に示すように、暫定初期情報設定部20は、カメラ21、操作入力部22、および、暫定初期情報設定部23を備える。
 カメラ21は、操作入力部22に接続する。カメラ21は、例えば、単眼カメラであり、目標物(例えば岸壁)を含む領域を撮像する。カメラ21は、撮像した画像を操作入力部22に出力する。
 操作入力部22は、例えば、タッチパネル等で実現される。操作入力部22は、入力された画像を表示する。操作入力部22は、ユーザからの操作入力を受け付け、画像上の操作位置(操作の軌跡)を検出する。操作入力部22は、操作位置(操作の軌跡)を、暫定初期情報設定部23に出力する。
 暫定初期情報設定部23は、操作位置(操作の軌跡)を、画像に設定された三次元座標系のベクトル量に変換し、暫定初期情報として設定する。暫定初期情報設定部23は、暫定初期情報を、演算部40に出力する。
  (暫定初期情報の指定方法の具体例)
 図5は、暫定初期情報の指定方法の一例を示す図である。図5に示すように、表示画面には、目標物である岸壁90を含む画像が表示される。画面に表示された実岸壁線910に沿うように、ユーザが指でタッチパネルを操作すると、操作入力部22は、操作の軌跡(図5における暫定の岸壁線920に対応する軌跡)を検出する。より具体的には、操作入力部22は、軌跡として、画像における指で操作された画素群(画素の座標群)を検出する。操作入力部22は、この軌跡を、暫定初期情報設定部23に出力する。
 暫定初期情報設定部23は、この軌跡を、暫定の岸壁線920として設定する。暫定の岸壁線920は、例えば、船舶の位置を基準とした方位と距離とによって設定されるベクトル量で表される。暫定の岸壁線920が、暫定初期情報に対応する。暫定初期情報設定部23は、暫定の岸壁線920を、演算部40の初期特徴情報設定部41に出力する。
 (計測部30の構成)
 図3に示すように、計測部30は、測距部31、姿勢計測部32、および、計測情報生成部33を備える。
 測距部31は、例えば、LIDAR等によって実現される。なお、測距部31は、LADAR等、光学系や電波系等の他の測距装置であってもよい。測距部31は、目標物を含む領域に対して、三次元測距を行い、複数の特徴点を検出する。測距部31は、複数の特徴点を、計測情報生成部33に出力する。
 姿勢計測部32は、例えば、船舶に装備された姿勢センサによって実現される。なお、姿勢センサは、GNSS信号の測位技術を用いたものであっても、慣性センサを用いたものであってもよい。また、姿勢センサは、GNSS信号の測位技術と慣性センサとを組み合わせたものであってもよい。GNSS信号の測位技術を用いれば、船舶の位置(位置座標)も計測できる。また、GNSS信号の測位技術を用いれば、海上のようにオープンスカイの状況において、高精度に姿勢を計測できる。姿勢計測部32は、船舶の姿勢を計測する。姿勢計測部32は、船舶の姿勢を、計測情報生成部33に出力する。
 計測情報生成部33は、三次元座標で得られた複数の特徴点を、水平面上の二次元座標系に変換(射影)する。この際、計測情報生成部33は、船舶の姿勢を利用することで、例えば、船舶が揺動していても、三次元座標系の複数の特徴点を、水平面上の二次元座標系に高精度に変換できる。
 計測情報生成部33は、水平面上の二次元座標に配置された複数の特徴点に対して、所定の変換処理(例えば、Hough変換処理等)を適用し、計測情報を生成する。計測情報生成部33は、生成した計測情報を、演算部40の初期特徴情報設定部41および特徴情報更新部42に出力する。なお、三次元座標で得られた複数の特徴点を、水平面上の二次元座標系に変換する処理は、省略できる。
 (演算部40のより具体的な説明)
 演算部40は、上述のように、初期特徴情報設定部41、および、特徴情報更新部42を備える。初期特徴情報設定部41の説明は、上述しており、省略する。初期特徴情報設定部41は、暫定初期情報と計測情報とを用いて、初期特徴情報を設定し、特徴情報更新部42に出力する。
 (特徴情報更新部42の構成および処理)
 図4は、特徴情報更新部の構成を示す機能ブロック図である。図4に示すように、特徴情報更新部42は、差分算出部421、重付係数設定部422、および、特徴情報算出部423を備える。
 差分算出部421は、特徴情報と計測情報との差分を算出する。より具体的には、差分算出部421に初期特徴情報が入力されると、差分算出部421は、初期特徴情報と、このタイミングに応じた計測情報との差分を算出する。また、差分算出部421に、特徴情報算出部423で更新された特徴情報がフィードバックされると、差分算出部421は、フィードバックされた特徴情報と、フィードバックされたタイミングに応じた計測情報との差分を算出する。なお、ここで示すタイミングに応じた計測情報とは、例えば、タイミングの直後の時刻に得られた計測情報を示す。
 差分算出部421は、複数の計測情報が得られていれば、複数の計測情報毎に、初期特徴情報またはフィードバックされた特徴情報(更新前の特徴情報)と計測情報との差分を算出する。差分算出部421は、計測情報毎との差分を、重付係数設定部422に出力する。
 重付係数設定部422は、計測情報毎に、差分に応じた重付係数を設定する。図6は、重付係数の設定例の一例を示すグラフである。図6に示すように、重付係数は、差分の絶対値が大きくなるほど、重付係数wが小さくなるように設定される。重付係数設定部422は、計測情報毎の重付係数wを、特徴情報算出部423に出力する。
 特徴情報算出部423は、計測情報と重付係数wとが入力される。特徴情報算出部423は、計測情報と、この計測情報に対する重付係数wと、を用いて、特徴情報を算出する。より具体的には、特徴情報算出部423は、重付係数wを正規化する。ここでの正規化とは、全ての重付係数を加算して1になるように、重付係数wを設定し直すことである。なお、この正規化処理は、重付係数設定部422で行ってもよい。
 特徴情報算出部423は、正規化した重付係数wを、計測情報に乗算する。特徴情報算出部423は、重付係数wが乗算された計測情報を加算した結果を、新たな特徴情報(更新後の特徴情報)として出力する。
 このような構成および処理によって、更新後の特徴情報は、測距結果を用いた計測情報の加算によって生成される。これにより、更新を重なることによる誤差の蓄積は抑制される。
 さらに、計測情報には、重付係数が乗算される。そして、この重付係数は、更新前の特徴情報との差が大きくなるほど、更新後の特徴情報に与える影響が小さくなるように設定される。したがって、更新後の特徴情報は、更新前の特徴情報に含まれる誤差の影響を抑制し、実際の特徴情報に対して高精度なものとなる。
 これにより、船舶航行支援装置10は、実際の特徴情報に対して高精度であり、且つ、更新の誤差を抑えながら、特徴情報を生成することができる。
 (船舶航行支援装置10の具体的な適用例)
 図7は、本発明の実施形態に係る船舶航行支援装置の構成の具体的な適用例の一例を示す機能ブロック図である。なお、図7は、図1、図2、図3、図4を組み合わせた図を基本的には同様のものであり、目標物や特徴情報等が具体化した点で異なる。以下では、追加の説明が必要な箇所のみを説明し、上述の説明で理解可能な箇所の説明は省略する。図8は、岸壁線の更新概念を説明するための図である。図9(A)、図9(B)、図9(C)は、岸壁線の更新状態を示す図である。
 図7に示すように、船舶航行支援装置10eは、暫定岸壁情報設定部20e、計測部30e、演算部40eを備える。暫定岸壁情報設定部20eは、上述の暫定初期情報設定部20に対応する。計測部30eは、計測部30に対応する。演算部40eは、演算部40に対応する。
 暫定岸壁情報設定部20eは、カメラ21、操作入力部22、および、暫定岸壁線設定部23eを備える。暫定岸壁線設定部23eは、暫定初期情報設定部23に対応し、操作入力結果を用いて、暫定岸壁線(上述の図5の暫定の岸壁線920を参照)を設定する。暫定岸壁線設定部23eは、暫定岸壁線を、演算部40eに出力する。
 計測部30eは、測距部31、姿勢計測部32、および、計測線生成部33eを備える。計測線生成部33eは、計測情報生成部33に対応し、測距によって得られた複数の特徴点と、船舶100の姿勢とを用いて、直線状の計測線を生成する。計測線は、船舶100の基準点(例えばセンサ位置)111からの距離ρと、船舶100の位置を基準とする計測線の方位θとによって表される。図8に示すように、距離ρは、船舶100から計測線に下ろす垂線の長さであり、方位θは、所定の座標系における基準の方向と垂線の延びる方向との成す角である。計測線生成部33eは、計測線を演算部40eに出力する。
 演算部40eは、初期岸壁線設定部41e、および、岸壁情報更新部42eを備える。初期岸壁線設定部41eは、初期特徴情報設定部41に対応し、岸壁情報更新部42eは、特徴情報更新部42に対応する。
 岸壁情報更新部42eは、差分算出部421、重付係数設定部422、岸壁線算出部423eを備える。岸壁線算出部423eは、特徴情報算出部423に対応する。
 初期岸壁線設定部41eには、暫定岸壁線と計測線とが入力される。初期岸壁線設定部41eは、計測線が1個であれば、この計測線を、初期岸壁線に設定する。初期岸壁線設定部41eは、計測線が複数であれば、複数の計測線における最尤計測線を、初期岸壁線に設定する。例えば、初期岸壁線設定部41eは、最尤計測線を、例えば、暫定岸壁線のパラメータ(距離ρ、方位θ)に最も類似するパラメータを有する計測線に設定する。初期岸壁線設定部41eは、初期岸壁線を、岸壁情報更新部42eに出力する。
 岸壁情報更新部42eの差分算出部421には、初期岸壁線と計測線とが入力される。差分算出部421は、計測線のそれぞれに対して、初期岸壁線との差分を算出する。この際、差分算出部421は、各パラメータについて差分を算出する。すなわち、差分算出部421は、1個の計測線について、初期岸壁線に対して、距離ρの差分Δρと、方位θの差分Δθとを算出する。
 例えば、図8に示すように、タイミングT0において設定された岸壁線920(T0)に対して、その直後のタイミングT1で計測された複数の計測線931(T1)、932(T1)、933(T1)、934(T1)を得る。計測線931(T1)は、タイミングT1で得られ、直線状に並ぶ複数の特徴点81(T1)から生成される。同様に、計測線932(T1)は、タイミングT1で得られ、直線状に並ぶ複数の特徴点82(T1)から生成され、計測線933(T1)は、タイミングT1で得られ、直線状に並ぶ複数の特徴点83(T1)から生成され、計測線934(T1)は、タイミングT1で得られ、直線状に並ぶ複数の特徴点84(T1)から生成される。差分算出部421は、計測線毎の差分を、重付係数設定部422に出力する。
 差分算出部421は、計測線931(T1)の距離ρ1(T1)と、直前の岸壁線920(T0)の距離ρ(T0)との差分Δρ1(T1)を算出する。差分算出部421は、計測線931(T1)の方位θ1(T1)と、直前の岸壁線920(T0)の方位θ(T0)との差分Δθ1(T1)を算出する。同様に、差分算出部421は、計測線932(T1)に対して、差分Δρ2(T1)、差分Δθ2(T1)を算出し、計測線933(T1)に対して、差分Δρ3(T1)、差分Δθ3(T1)を算出し、計測線934(T1)に対して、差分Δρ4(T1)、差分Δθ4(T1)を算出する。そして、差分算出部421は、これらの差分を、重付係数設定部422に出力する。
 重付係数設定部422は、差分に応じた重付係数を設定する。より具体的には、重付係数設定部422は、距離ρに対する差分Δρに応じて、距離ρ用の第1重付係数wρを設定する。重付係数設定部422は、方位θに対する差分Δθに応じて、方位θ用の第2重付係数wθを設定する。重付係数設定部422は、第1重付係数wρおよび第2重付係数wθを、岸壁線算出部423eに出力する。
 岸壁線算出部423eは、第1重付係数wρを、加算する計測線の数を用いて、それぞれに正規化する。岸壁線算出部423eは、第2重付係数wθを、加算する計測線の数を用いて、それぞれに正規化する。
 岸壁線算出部423eは、計測線毎に、正規化された第1重付係数wρを、距離ρに乗算し、これらの乗算された値を加算する。例えば、図8の例であれば、岸壁線算出部423eは、計測線931(T1)の距離ρ1(T1)に第1重付係数wρ1を乗算し、計測線932(T1)の距離ρ2(T1)に第1重付係数wρ2を乗算し、計測線933(T1)の距離ρ3(T1)に第1重付係数wρ3を乗算し、計測線934(T1)の距離ρ4(T1)に第1重付係数wρ4を乗算し、これらの乗算値を加算することで、タイミングT1での岸壁線920(T1)の距離ρ(T1)を算出する。
 岸壁線算出部423eは、計測線毎に、正規化された第2重付係数wθを、方位θに乗算し、これらの乗算された値を加算する。例えば、図8の例であれば、岸壁線算出部423eは、計測線931(T1)の方位θ1(T1)に第2重付係数wθ1を乗算し、計測線932(T1)の方位θ2(T1)に第2重付係数wθ2を乗算し、計測線933(T1)の方位θ3(T1)に第2重付係数wθ3を乗算し、計測線934(T1)の方位θ4(T1)に第2重付係数wθ4を乗算し、これらの乗算値を加算することで、タイミングT1での岸壁線920(T1)の方位θ(T1)を算出する。
 このような処理を行うことで、図9(A)、図9(B)、図9(C)に示すように、岸壁線920は、順次更新される。例えば、図9(A)では、タイミングT1の計測線931(T1)、932(T1)、933(T1)、934(T1)と、直前のタイミングT0での岸壁線920(T0)とによって、タイミングT1における岸壁線920(T1)が生成され、岸壁線920は更新される。図9(B)では、タイミングT2の計測線931(T2)、932(T2)、933(T2)、934(T2)と、直前のタイミングT1での岸壁線920(T1)とによって、タイミングT2における岸壁線920(T2)が生成され、岸壁線920は更新される。図9(C)では、タイミングT3の計測線931(T3)、932(T3)、933(T3)、934(T3)と、直前のタイミングT2での岸壁線920(T2)とによって、タイミングT3における岸壁線920(T3)が生成され、岸壁線920は更新される。
 このように、本実施形態の構成を用いることで、船舶航行支援装置10eは、岸壁線920を順次更新でき、且つ、更新による誤差の蓄積を抑制できる。特に、この構成および処理を用いることで、図9(A)、図9(B)、図9(C)に示すように、船舶100が移動しても、それぞれのタイミングでの測距結果を用いて、岸壁線920が更新されるので、移動による誤差の影響も抑制できる。
 (船舶航行支援方法)
 上述の説明では、各処理をそれぞれに個別の機能部で実行する態様を示した。しかしながら、上述の処理は、船舶航行支援プログラムとして記憶され、演算処理装置で実行することによって、実現することが可能である。この場合、次の各図に示すフローにしたがって処理を実行すればよい。なお、以下の説明における具体的な処理の内容において、上述されている内容については、詳細な説明を省略する。
 図10(A)、図10(B)は、船舶航行支援方法の概略処理を示すフローチャートである。図10(B)は、図10(A)の処理を、より具体的な目標物(岸壁)に対して設定した場合を示す。
 図10(A)に示すように、演算処理装置(船舶航行支援装置)は、目標物の初期の特徴情報を設定する(S11)。演算処理装置は、目標物を含む領域の計測情報を生成する(S12)。演算処理装置は、目標物の特徴情報の初期情報または更新前の特徴情報と計測情報とから、新たな特徴情報を算出することで、特徴情報を更新する(S13)。
 より具体的な例として、目標物が岸壁の場合、図10(B)に示すように、演算処理装置は、初期岸壁線を設定する(S11e)。演算処理装置は、岸壁を含む領域の計測線を生成する(S12e)。演算処理装置は、初期岸壁線または更新前の岸壁線と計測線とから、新たな岸壁線を算出することで、岸壁線を更新する(S13e)。
 図11(A)は、図10(A)に示す特徴情報の更新に関する具体的な処理フローを示すフローチャートである。図11(B)は、図10(B)に示す岸壁線の更新に関する具体的な処理フローを示すフローチャートである。
 図11(A)に示すように、演算処理装置は、初期特徴情報を含む更新前の特徴情報を取得する(S31)。演算処理装置は、複数の計測情報を取得する(S32)。演算処理装置は、計測情報と特徴情報との差分を算出する(S33)。演算処理装置は、計測情報毎に、差分に応じた重付係数を設定する(S34)。演算処理装置は、重付係数と計測情報とを用いて、更新後の特徴情報を算出する(S35)。
 より具体的な例として、目標物が岸壁の場合、図11(B)に示すように、演算処理装置は、初期岸壁線を含む更新前の岸壁線を取得する(S31e)。演算処理装置は、複数の計測線を取得する(S32e)。演算処理装置は、計測線と岸壁線との差分を算出する(S33e)。演算処理装置は、計測線毎に、差分に応じた重付係数を設定する(S34e)。演算処理装置は、重付係数と計測線とを用いて、更新後の岸壁線を算出する(S35e)。
 なお、重付係数は、船舶の航行状態に応じて調整することも可能である。図12は、特徴情報の更新に関する別の具体的な処理フローを示すフローチャートである。図12に示す処理は、重付係数の調整処理において、図11(A)に示す処理と異なる。図12に示す他の処理は、図11(A)に示す処理と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 図12に示すように、演算処理装置は、重付係数を、船舶の航行状態に応じて調整する(S391)。例えば、演算処理装置は、船舶が目標物から遠い程、差分の大きさによる重みの下げ方を小さくする。また、演算処理装置は、船舶の航行速度、より具体的には、例えば、目標物への接近速度が速い程、差分の大きさによる重みの下げ方を小さくする。なお、この調整内容は一例であり、例えば、測距結果、計測情報の含む誤差が大きくなる航行状態になるほど、重みの下げ方を小さくするものであればよい。
 このような処理を行うことによって、船舶航行支援装置10,10eは、特徴情報(例えば、岸壁線)を、より精度良く更新できる。
 また、上述の説明では、特徴情報の更新に、取得できた計測情報を、可能な限り用いる態様を示した。しかしながら、条件を満たさない計測情報を用いないようにしてもよい。図13は、特徴情報の更新に関する別の具体的な処理フローを示すフローチャートである。図13に示す処理は、計測情報の選択処理において、図11(A)に示す処理と異なる。図13に示す他の処理は、図11(A)に示す処理と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 図13に示すように、演算処理装置は、差分が条件を満たさない計測情報を除外する(S392)。この条件とは、例えば、差分が閾値を超えること、より具体的には、距離ρの差分Δρが距離用閾値を超えること、または、方位θの差分Δθが方位用閾値を超えることである。
 このような処理を行うことによって、船舶航行支援装置10,10eは、目標物から、明らかに遠い、明らかに異なる形状等、特徴情報の算出には悪影響を与える計測情報を、特徴情報の算出から排除できる。
 このような処理を行うことによって、例えば、あるタイミングで、計測情報(計測線)が殆ど得られなくても、特徴情報(岸壁線)を、継続的に更新できる。
 また、船舶航行支援装置10,10eは、特徴情報に対して、移動平均等の平均化処理を採用してもよい。例えば、演算部40の特徴情報算出部423は、更新前の特徴情報と、算出した特徴情報とを、重付平均処理して、更新後の特徴情報を算出する。また、より具体的には、演算部40eの岸壁線算出部423eは、更新前の岸壁線と、算出した岸壁線とを、重付平均処理して、更新後の岸壁線を算出する。
 この際、更新前の特徴情報(岸壁線)の重みを大きくすることで、更新によって特徴情報が収束する速度は遅くなるが、計測情報(計測線)の誤差による影響を抑制できる。例えば、これは、船舶が大型船の場合、収束速度よりも誤差の影響が重要になるので、特に有用である。
 (航行支援情報の生成方法)
 上述の説明では、特徴情報の更新、出力、例えば、岸壁線の更新、出力までを行う態様を示した。しかしながら、船舶航行支援装置10,10eは、得られた特徴情報(例えば、岸壁線)を用いて、更なる航行支援情報を生成できる。図14(A)は、航行支援情報の生成を含む船舶航行支援方法の処理を示すフローチャートである。図14(B)は、図14(A)の処理を、より具体的な目標物(岸壁)に対して設定した場合を示す。なお、図14(A)に示す処理は、図10(A)に示す処理に、航行支援情報の生成処理を追加した点で異なり、図14(B)に示す処理は、図10(B)に示す処理に、岸壁線距離の生成を追加した点で異なる。図14(A)、図14(B)の他の処理は、それぞれに、図10(A)、図10(B)に示す処理と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 図14(A)に示すように、演算処理装置(船舶航行支援装置)は、特徴情報から航行支援情報を生成する(S14)。
 より具体的な例として、特徴情報が岸壁線の場合、図14(B)に示すように、演算処理装置は、算出(更新)した岸壁線から岸壁線距離を生成する(S14e)。岸壁線距離は、例えば、岸壁線の距離ρによって得られる。
 (岸壁線と岸壁基準点とを算出し、更新する場合)
 上述の具体的な説明では、岸壁線を算出して更新する態様を示した。しかしながら、岸壁に関する他の特徴情報を算出して更新することも可能である。以下では、他の特徴情報として、岸壁基準点を算出して、更新する態様を示す。なお、岸壁基準点とは、船舶100が着岸するときに基準とする点であり、岸壁線上の点である。
 図15は、岸壁線と岸壁基準点を算出して更新する態様の船舶航行支援装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、図15に示す船舶航行支援装置10fは、図7に示した船舶航行支援装置10eに対して、暫定岸壁基準点設定部232f、岸壁基準点情報設定部233f、位置計測部34、および、岸壁基準点算出部424fを、さらに備える点で異なる。船舶航行支援装置10fの他の構成は、船舶航行支援装置10eと同様であり、同様の箇所の説明は、省略する。
 船舶航行支援装置10fは、暫定岸壁情報設定部20f、計測部30f、および、演算部40fを備える。暫定岸壁情報設定部20fは、カメラ21、操作入力部22、暫定岸壁線設定部231f、暫定岸壁基準点設定部232f、および、岸壁基準点情報設定部233fを備える。暫定岸壁線設定部231fは、暫定岸壁線設定部23eと同様の機能を有する。
 計測部30fは、測距部31、姿勢計測部32、計測線生成部33f、および、位置計測部34を備える。計測線生成部33fは、計測線生成部33eと同様の機能を有する。位置計測部34は、例えば、GNSSの測位機能を有し、船舶100の位置を計測する。
 演算部40fは、初期岸壁線設定部41f、および、岸壁情報更新部42fを備える。初期岸壁線設定部41fは、初期岸壁線設定部41eと同様の機能を有する。
 岸壁情報更新部42fは、差分算出部421、重付係数設定部422、岸壁線算出部423f、および、岸壁基準点算出部424fを備える。岸壁線算出部423fは、岸壁線算出部423eと同様の機能を有する。
 岸壁線の更新については、上述の船舶航行支援装置10eと同様であり、説明は省略する。
 (岸壁基準点の更新)
 暫定岸壁基準点設定部232fは、操作入力結果を用いて、暫定岸壁基準点を設定する。例えば、暫定岸壁基準点設定部232fは、画面上の操作位置の座標を検出し、暫定岸壁基準点に設定する。暫定岸壁基準点設定部232fは、暫定岸壁基準点を、岸壁基準点情報設定部233fに出力する。
 岸壁基準点情報設定部233fは、暫定岸壁基準点と、船舶100の姿勢、および、船舶100の位置とを用いて、船舶100を基準とする暫定岸壁基準点の方位ψを算出する。そして、岸壁基準点情報設定部233fは、この方位ψを含む暫定岸壁基準点を、初期岸壁基準点に設定する。岸壁基準点情報設定部233fは、方位ψを用いて表される、船舶100を基準とする初期岸壁基準点の方位ψを、演算部40fの岸壁基準点算出部424fに出力する。
 岸壁基準点算出部424fには、更新された岸壁線、初期岸壁基準点、船舶100の位置、および、船舶100の姿勢が入力される。岸壁基準点算出部424fは、前の岸壁基準点の更新タイミングからの船舶100の位置の変化量および姿勢の変化量を用いて、方位ψの変化量Δψを算出する。岸壁基準点算出部424fは、初期岸壁基準点または更新前の方位ψを、変化量Δψで補正し、方位ψを更新する。
 岸壁基準点算出部424fは、更新後の方位ψの示す直線と、更新後の岸壁線との交点を算出する。岸壁基準点算出部424fは、交点と船舶100との距離と、船舶100の位置とから、更新後の岸壁基準点の座標を算出する。これにより、岸壁基準点算出部424fは、岸壁基準点を更新する。
 このような構成および処理を用いることで、例えば、図16(A)、図16(B)、図16(C)の例示すように、岸壁線とともに、岸壁基準点を更新できる。図16(A),図16(B)、図16(C)は、岸壁線および岸壁基準点の更新状態を示す図である。
 まず、図16(A)では、初期の岸壁線920(T0)から岸壁線920(T1)に更新され、これに伴い、初期の岸壁基準点929(T0)から岸壁基準点929(T1)に更新される。この際の岸壁基準点の更新、すなわち、岸壁基準点929(T1)の方位ψ(T1)は、初期の岸壁基準点929(T0)の方位ψ(T0)を、船舶の位置の変化による方位変化量Δψv01と、姿勢の変化による方位変化量Δψd01とによって補正することで得られる。そして、この岸壁基準点929(T1)の方位ψ(T1)と、岸壁線920(T1)とが得られることによって、岸壁基準点929(T1)の位置座標も算出できる。
 図16(B)では、岸壁線920(T1)から岸壁線920(T2)に更新され、これに伴い、岸壁基準点929(T1)から岸壁基準点929(T2)に更新される。この際の岸壁基準点の更新、すなわち、岸壁基準点929(T2)の方位ψ(T2)は、岸壁基準点929(T1)の方位ψ(T1)を、船舶の位置の変化による方位変化量Δψv12と、姿勢の変化による方位変化量Δψd12とによって補正することで得られる。そして、この岸壁基準点929(T2)の方位ψ(T2)と、岸壁線920(T2)とが得られることによって、岸壁基準点929(T2)の位置座標も算出できる。
 図16(C)では、岸壁線920(T2)から岸壁線920(T3)に更新され、これに伴い、岸壁基準点929(T2)から岸壁基準点929(T3)に更新される。この際の岸壁基準点の更新、すなわち、岸壁基準点929(T3)の方位ψ(T3)は、岸壁基準点929(T2)の方位ψ(T2)を、船舶の位置の変化による方位変化量Δψv23と、姿勢の変化による方位変化量Δψd23とによって補正することで得られる。そして、この岸壁基準点929(T3)の方位ψ(T3)と、岸壁線920(T3)とが得られることによって、岸壁基準点929(T3)の位置座標も算出できる。
 (岸壁線および岸壁基準点の更新方法)
 上述の説明では、各処理をそれぞれに個別の機能部で実行する態様を示した。しかしながら、上述の処理は、船舶航行支援プログラムとして記憶され、演算処理装置で実行することによって、実現することが可能である。この場合、次の各図に示すフローにしたがって処理を実行すればよい。なお、以下の説明における具体的な処理の内容において、上述されている内容については、詳細な説明を省略する。
 図17は、岸壁線および岸壁基準点の更新方法の概略処理を示すフローチャートである。図17に示すように、演算処理装置(船舶航行支援装置)は、初期岸壁線、および、初期岸壁基準点を設定する(S11f)。演算処理装置は、実岸壁線、および、実岸壁基準点を含む領域の計測線を生成する(S12f)。演算処理装置は、計測線を用いて、岸壁線を更新する(S13f)。演算処理装置は、船舶100の位置、姿勢、および、更新した岸壁線を用いて、岸壁基準点を更新する(S14f)。
 図18は、岸壁基準点の更新方法を示すフローチャートである。図18に示すように、演算処理装置(船舶航行支援装置)は、更新後の岸壁線を取得する(S41)。演算処理装置は、更新前の岸壁基準点、例えば、船舶100を基準とする岸壁基準点の方位を取得する(S42)。
 演算処理装置は、船舶100の移動量(位置の変化量)、姿勢の変化量を取得する(S43)。演算処理装置は、更新前の岸壁基準点の方位、船舶100の移動量(位置の変化量)、および、姿勢の変化量を用いて、岸壁基準点(方位)を更新する(S44)。演算処理装置は、更新後の岸壁基準点(方位)と更新後の岸壁線とを用いて、岸壁基準点(位置座標)を更新する(S45)。
 このような処理を用いることによって、船舶航行支援装置10fは、岸壁線の更新とともに、岸壁基準点の更新における誤差も抑制できる。
 (暫定初期情報(暫定岸壁線)の別の設定方法)
 上述の説明では、暫定初期情報(暫定岸壁線)を、ユーザの操作入力によって設定した。しかしながら、目標物の特徴情報に対する過去のデータから、暫定初期情報を設定することも可能である。
 図19は、目標物の特徴情報の過去の位置座標から暫定初期情報を設定する処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、目標物の特徴情報を岸壁線とし、暫定初期情報を暫定岸壁線とする態様を説明する。
 演算処理装置は、岸壁線の過去の位置座標を記憶する。演算処理装置は、岸壁線の過去の位置座標を読み出す(S61)。演算処理装置は、船舶(自船)の位置座標を取得する(S62)。船舶の位置座標の取得は、例えば、上述のGNSS信号の測位技術を用いることによって実現できる。
 演算処理装置は、これらの位置座標を用いて、船舶に対する岸壁線の相対位置を算出する(S63)。演算処理装置は、相対位置から暫定岸壁線を設定する(S64)。例えば、演算処理装置は、相対位置を、船舶を基準とする距離および方位によって設定されるベクトル量に変換し、暫定岸壁線を設定する。
 なお、ここでは、岸壁線の過去の位置座標を用いる態様を示した。しかしながら、岸壁線に基準局を設定し、船舶を移動局として、DGPSやRTKの技術等を用いて、相対位置を検出し、暫定岸壁線を設定することも可能である。また、岸壁線の座標を外部から受信して、暫定岸壁線を設定することも可能である。
 また、上述の説明では、暫定初期情報を基準にして、計測情報から初期情報を設定する態様を示した。しかしながら、暫定初期情報をそのまま初期情報に設定してもよい。特に、上述のGNSS信号の測位技術を用いる場合、暫定初期情報は、誤差が少ないので、そのまま初期情報に用いてもよい。
 また、上述の説明では、岸壁を対象とする例を示した。しかしながら、桟橋、他船等、船舶が停泊する対象であれば、上述の構成および処理を適用できる。
 また、上述の説明では、特徴情報として、直線(線分)を対象とする例を示した。しかしながら、点、面、曲線を特徴情報とすることも可能であり、これらの場合も、上述の構成、処理を適用できる。
10、10e、10f:船舶航行支援装置
20:暫定初期情報設定部
20e、20f:暫定岸壁情報設定部
21:カメラ
22:操作入力部
23:暫定初期情報設定部
23e:暫定岸壁線設定部
30、30e、30f:計測部
31:測距部
32:姿勢計測部
33:計測情報生成部
33e、33f:計測線生成部
34:位置計測部
40:演算部
40e:演算部
40f:演算部
41:初期特徴情報設定部
41e、41f:初期岸壁線設定部
42:特徴情報更新部
42e、42f:岸壁情報更新部
81、82、83、84:特徴点
90:岸壁
100:船舶
231f:暫定岸壁線設定部
232f:暫定岸壁基準点設定部
233f:岸壁基準点情報設定部
421:差分算出部
422:重付係数設定部
423:特徴情報算出部
423e、423f:岸壁線算出部
424f:岸壁基準点算出部
910:実岸壁線
920:岸壁線
929:岸壁基準点
931、932、933、934:計測線

Claims (22)

  1.  船舶の停泊目標である目標物を含む領域に対する測距結果を用いて、前記目標物に対する計測情報を得る計測部と、
     前記目標物に対する初期の特徴情報または前記目標物に対する更新前の特徴情報と前記計測情報とを用いて、前記目標物に対する特徴情報を更新する特徴情報更新部と、
     を備える、船舶航行支援装置。
  2.  請求項1に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記特徴情報更新部は、
      前記初期の特徴情報または前記更新前の特徴情報と複数の前記計測情報のそれぞれとの差分を算出する差分算出部と、
      前記差分を用いて、前記複数の計測情報のそれぞれに対する重付係数を設定する重付係数設定部と、
      前記重付係数と前記複数の計測情報とを用いて、更新後の特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
     を備える、船舶航行支援装置。
  3.  請求項2に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記重付係数設定部は、
      前記重付係数として、
      前記目標物と前記船舶との距離に対して設定される第1重付係数と、
      前記船舶を基準とする前記目標物の方位に対して設定される第2重付係数と、を設定し、
     前記特徴情報算出部は、前記第1重付係数と前記第2重付係数とを用いて、前記更新後の特徴情報を算出する、
     船舶航行支援装置。
  4.  請求項2または請求項3に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記特徴情報算出部は、
      更新前の特徴情報と、算出した特徴情報と、を用いて、前記更新後の特徴情報を算出する、
     船舶航行支援装置。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の船舶航行支援装置であって、
     前記計測部は、
      前記目標物を含む領域の三次元測距を行う測距部と、
      前記三次元測距の結果を用いて、前記計測情報を生成する計測情報生成部と、
     を備える、船舶航行支援装置。
  6.  請求項5に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記測距部は、光学測距計を備える、
     船舶航行支援装置。
  7.  請求項5または請求項6に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記計測部は、
      前記船舶の姿勢を計測する姿勢計測部を備え、
     前記計測情報生成部は、
      前記三次元測距の結果と前記姿勢とを用いて、前記計測情報を生成する、
     を備える、船舶航行支援装置。
  8.  請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の船舶航行支援装置であって、
     前記目標物の特徴情報は、前記船舶と前記目標物との位置関係によって決まるベクトル量である、
     船舶航行支援装置。
  9.  請求項8に記載の船舶航行支援艘装置であって、
     前記目標物は、岸壁であり、
     前記目標物の特徴情報は、前記ベクトル量からなる岸壁線を含む、
     船舶航行支援装置。
  10.  請求項9に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記目標物の特徴情報は、岸壁基準点の座標を含む、
     船舶航行支援装置。
  11.  請求項10に記載の船舶航行支援装置であって、
     前記計測部は、
      前記船舶の位置を計測する位置計測部を備え、
     前記特徴情報更新部は、
      前記船舶の姿勢および位置と、前記岸壁線とを用いて、前記岸壁基準点を更新する、
     船舶航行支援装置。
  12.  請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の船舶航行支援装置であって、
     前記目標物の特徴情報に対する暫定初期情報の指定を受ける暫定初期情報設定部と、
     前記暫定初期情報と前記計測情報とを用いて、前記目標物に対する初期の特徴情報を設定する初期特徴情報設定部と、
     を備える、船舶航行支援装置。
  13.  船舶の停泊目標である目標物を含む領域に対する測距結果を用いて、前記目標物に対する計測情報を得て、
     前記目標物に対する初期の特徴情報または前記目標物に対する更新前の特徴情報と前記計測情報とを用いて、前記目標物に対する特徴情報を更新する、
     船舶航行支援方法。
  14.  請求項13に記載の船舶航行支援方法であって、
      前記初期の特徴情報または前記更新前の特徴情報と複数の前記計測情報のそれぞれとの差分を算出し、
      前記差分を用いて、前記複数の計測情報のそれぞれに対する重付係数を設定し、
      前記重付係数と前記複数の計測情報とを用いて、更新後の特徴情報を算出する、
     船舶航行支援方法。
  15.  請求項14に記載の船舶航行支援方法であって、
     前記重付係数として、
      前記目標物と前記船舶との距離に対して設定される第1重付係数と、
      前記船舶を基準とする前記目標物の方位に対して設定される第2重付係数と、を設定し、
     前記第1重付係数と前記第2重付係数とを用いて、前記更新後の特徴情報を算出する、
     船舶航行支援方法。
  16.  請求項14または請求項15に記載の船舶航行支援方法であって、
     更新前の特徴情報と、算出した特徴情報と、を用いて、前記更新後の特徴情報を算出する、
     船舶航行支援方法。
  17.  請求項13乃至請求項16のいずれかに記載の船舶航行支援方法であって、
     前記目標物の特徴情報に対する暫定初期情報の指定を受けつけ、
     前記暫定初期情報と前記計測情報とを用いて、前記目標物に対する初期の特徴情報を設定する、
     船舶航行支援方法。
  18.  船舶の停泊目標である目標物を含む領域に対する測距結果を用いて、前記目標物に対する計測情報を得て、
     前記目標物に対する初期の特徴情報または前記目標物に対する更新前の特徴情報と前記計測情報とを用いて、前記目標物に対する特徴情報を更新する、
     処理を、演算処理装置に実行させる、船舶航行支援プログラム。
  19.  請求項18に記載の船舶航行支援プログラムであって、
      前記初期の特徴情報または前記更新前の特徴情報と複数の前記計測情報のそれぞれとの差分を算出し、
      前記差分を用いて、前記複数の計測情報のそれぞれに対する重付係数を設定し、
      前記重付係数と前記複数の計測情報とを用いて、更新後の特徴情報を算出する、
     処理を、演算処理装置に実行させる、船舶航行支援プログラム。
  20.  請求項19に記載の船舶航行支援プログラムであって、
     前記重付係数として、
      前記目標物と前記船舶との距離に対して設定される第1重付係数と、
      前記船舶を基準とする前記目標物の方位に対して設定される第2重付係数と、を設定し、
     前記第1重付係数と前記第2重付係数とを用いて、前記更新後の特徴情報を算出する、
     処理を、演算処理装置に実行させる、船舶航行支援プログラム。
  21.  請求項19または請求項20に記載の船舶航行支援プログラムであって、
     更新前の特徴情報と、算出した特徴情報と、を用いて、前記更新後の特徴情報を算出する、
     処理を、演算処理装置に実行させる、船舶航行支援プログラム。
  22.  請求項19乃至請求項20のいずれかに記載の船舶航行支援プログラムであって、
     前記目標物の特徴情報に対する暫定初期情報の指定を受けつけ、
     前記暫定初期情報と前記計測情報とを用いて、前記目標物に対する初期の特徴情報を設定する、
     処理を、演算処理装置に実行させる、船舶航行支援プログラム。
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