WO2024053525A1 - 航行支援装置、航行支援方法 - Google Patents

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WO2024053525A1
WO2024053525A1 PCT/JP2023/031641 JP2023031641W WO2024053525A1 WO 2024053525 A1 WO2024053525 A1 WO 2024053525A1 JP 2023031641 W JP2023031641 W JP 2023031641W WO 2024053525 A1 WO2024053525 A1 WO 2024053525A1
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WO
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quay
bow
stern
ship
speed
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031641
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English (en)
French (fr)
Inventor
一喜 辻本
達也 園部
裕行 戸田
和史 竹本
Original Assignee
古野電気株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B49/00—Arrangements of nautical instruments or navigational aids

Definitions

  • the present invention relates to navigation support technology for ships, particularly to navigation support technology during docking and departure.
  • Patent Document 1 describes a method and system for supporting the arrival and departure of a ship from a berth.
  • Patent Document 1 a target berthing state of a ship is shown in a simulated manner.
  • Patent Document 1 it is difficult to provide highly accurate information on the state of the ship until it berths (the ship's berth side contacts the quay wall in a substantially linear shape).
  • an object of the present invention is to estimate with high accuracy information indicating the state of a ship until it berths.
  • the navigation support device of the present invention includes an own ship state detection sensor, a quay information detection section, a movement state calculation section, a distance calculation section, and an arrival state calculation section.
  • the own ship state detection sensor detects own ship position, own ship speed, and heading.
  • the quay information detection unit detects the quay line of the quay where the own ship docks.
  • the motion state calculation unit calculates the speed in the direction of the quay based on the ship's own speed, the heading, and the quay line.
  • the distance calculation unit calculates the distance between the own ship and the quay line based on the own ship position and the quay line.
  • the arrival state calculation unit calculates a predicted time for the own ship to reach the quay, a predicted speed for the own ship to reach the quay, and a predicted time for the own ship to arrive at the quay, based on the speed in the direction of the quay and the distance between the own vessel and the quay line.
  • An arrival state including at least one declination angle is calculated.
  • At least one of the predicted time for the own ship to reach the quay, the predicted speed at the time of the own ship's arrival at the quay, and the declination angle when the own ship reaches the quay can be calculated with high accuracy. This allows highly accurate estimation of information indicating the state of the ship until it docks.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of functional blocks of a navigation support device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2(A) and FIG. 2(B) are diagrams showing an example of the shape of a ship in which a navigation support device is mounted.
  • FIG. 3(A), FIG. 3(B), and FIG. 3(C) are diagrams showing an example of a schematic process flow executed by the calculation unit.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a display screen.
  • FIG. 5(A) shows an example of the bow side video window
  • FIG. 5(B) shows an example of the stern side video window.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a bird's eye view window.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a numerical data display window.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of functional blocks of a navigation support device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2(A) and FIG. 2(B) are diagrams showing an example of the
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a ship speed display window.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the arrival prediction information display window.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a quay arrival prediction display window.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of the bow side video window.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the bird's-eye view window.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the ship speed display window.
  • 14(A) and 14(B) are flowcharts illustrating an example of a method for displaying a predicted position in the navigation support method according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a functional block diagram of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a functional block diagram of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a functional block diagram of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 17(A) and 17(B) are functional block diagrams of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a functional block diagram of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 19(A) and 19(B) are functional block diagrams of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the definition and calculation concept of the quay direction velocity and quay direction distance.
  • FIGS. 21(A) and 21(B) are diagrams for explaining the definition of the declination angle and the concept of calculating the speed in the direction of the quay.
  • 22(A) and 22(B) are flowcharts illustrating an example of a method for calculating the quay direction distance and quay direction acceleration in the navigation support method according to the present embodiment.
  • 23(A) and 23(B) are flowcharts illustrating an example of a method for calculating a predicted speed and a predicted declination upon arrival at a quay in the navigation support method according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of functional blocks of a navigation support device according to an embodiment of the present invention.
  • 2(A) and 2(B) are diagrams showing an example of the shape of a ship in which a navigational support device is installed, with FIG. 2(A) being a plan view and FIG. 2(B) being a side view. This is a diagram.
  • the navigation support technology of this embodiment is a navigation support technology when a ship docks or leaves the berth, and is particularly used when docking.
  • the berthed state refers to the state in which a ship enters a port, decelerates, etc. until the bow or stern approaches the quay to a certain distance, and then the ship's berthing side reaches the quay. .
  • the navigation support device 10 includes a display 20, a ship state detection sensor 31, a quay detection sensor 32, a camera 41, a camera 42, a calculation section 50, and an image composition section 60. Note that the number of cameras is not limited to two.
  • the calculation unit 50 is composed of a navigation support program that executes various navigation support processes to be described later, a storage medium that stores this navigation support program, and a calculation processing device that executes the navigation support program.
  • the image synthesis section 60 is configured by an electronic circuit.
  • the display device 20 is realized by, for example, a liquid crystal panel.
  • the own ship state detection sensor 31 and the quay detection sensor 32 are connected to the calculation unit 50.
  • the camera 41, camera 42, and calculation section 50 are connected to an image composition section 60.
  • the image synthesis section 60 is connected to the display 20.
  • the ship 90 includes a bow 91, a stern 92, a starboard side 93, a port side 94, and a bridge 99.
  • the ship 90 is, for example, a large ship such as a ferry or a tanker, and has a total length of 100 meters, a width of several tens of meters, and a height of 10 meters or more. Although the ship 90 may be a smaller ship, the configuration of this embodiment works effectively as long as it is a large ship.
  • the own ship state detection sensor 31, the quay detection sensor 32, the camera 41, and the camera 42 are installed near the bridge 99, for example.
  • the installation position of the camera 42 is not limited to this as long as it satisfies each condition described below.
  • the calculation section 50, the image composition section 60, and the display device 20 are installed, for example, in the wheelhouse of the bridge 99.
  • the display device 20 may be one that projects an image onto a window of the wheelhouse.
  • the own ship state detection sensor 31 detects own ship motion state data including own ship position, own ship speed, own ship acceleration, turning angular velocity, heading, and own ship attitude angle. Own ship state detection sensor 31 outputs own ship motion state data to calculation unit 50 .
  • the own ship state detection sensor 31 is configured by, for example, a positioning sensor using a positioning signal such as GPS, an inertial sensor, and an integrated sensor that integrates the positioning sensor and the inertial sensor. Note that the specific method for detecting the motion state of the own ship using the own ship state detection sensor 31 is the same as the known method for detecting the motion state of the own ship using the positioning sensor, inertial sensor, and integrated sensor, and the explanation will be omitted. do.
  • the own ship state detection sensor 31 detects the own ship position, own ship speed (ship speed relative to the ground), own ship acceleration, and own ship attitude angle at the installation position. Own ship position is detected in an absolute coordinate system (for example, GNSS coordinate system, geocentric three-dimensional orthogonal coordinate system), and own ship speed, own ship acceleration, and own ship attitude angle are detected in an absolute coordinate system or ship body coordinate system. be done.
  • an absolute coordinate system for example, GNSS coordinate system, geocentric three-dimensional orthogonal coordinate system
  • own ship speed, own ship acceleration, and own ship attitude angle are detected in an absolute coordinate system or ship body coordinate system. be done.
  • the own ship state detection sensor 31 detects the turning angular velocity and heading of the ship 90.
  • the turning angular velocity is detected in the hull coordinate system, and the heading is detected in the absolute coordinate system.
  • the own ship state detection sensor 31 outputs the motion state of the own ship (own ship position, own ship speed, own ship acceleration, turning angular velocity, heading, and own ship attitude angle) to the calculation unit 50. Note that the own ship state detection sensor 31 does not necessarily need to output all the data indicating the motion state of the own ship to the calculation unit 50, and only needs to output the minimum amount of data necessary for the information calculated by the calculation unit 50. .
  • the quay detection sensor 32 is configured by, for example, an optical ranging device, specifically, a LiDAR (Light Detection and Ranging).
  • the berth detection sensor 32 is arranged on the ship 90 so that the distance measurement range is a scene outside the ship 90 on the side of the ship 90 that takes off from and arrives at the berth. At this time, it is preferable that the quay detection sensor 32 also include the external scene on the bow 91 side and the stern 92 side of the ship 90 in its ranging range.
  • the quay detection sensor 32 generates quay detection data including a plurality of feature points (for example, a point group detected by LiDAR) obtained from the ranging results and their positions (coordinate system of the quay detection sensor), and sends the quay detection data to the calculation unit 50. Output.
  • a plurality of feature points for example, a point group detected by LiDAR
  • LiDAR LiDAR
  • the camera 41 is installed on the ship 90 so as to image the scene on the bow 91 side of the ship 90 when the ship 90 takes off from the berth. That is, the camera 41 is a bow side imaging camera. The camera 41 outputs image data (image data of the bow side on the port side and the bow side) to the image composition unit 60.
  • the camera 42 is installed on the ship 90 so as to image the scene on the stern 92 side on the side where the ship 90 takes off from and docks. That is, the camera 42 is a stern side imaging camera.
  • the camera 42 outputs imaging data (imaging data on the port side and the stern side) to the image composition unit 60.
  • the calculation unit 50 generates navigation support data based on the motion state data of the own ship from the own ship state detection sensor 31 and the quay detection data from the quay detection sensor 32 .
  • FIG. 3(A), FIG. 3(B), and FIG. 3(C) are diagrams showing an example of a schematic process flow executed by the calculation unit.
  • FIG. 3(A), FIG. 3(B), and FIG. 3(C) a schematic process of the calculation unit 50 will be described.
  • the calculation unit 50 stores in advance the relationship among the absolute coordinate system, the hull coordinate system, and the coordinate system of the optical ranging device, and stores a coordinate transformation matrix between each of them. When coordinate transformation is necessary in calculating each piece of information to be described later, the calculation unit 50 performs the calculation using this coordinate transformation.
  • the calculation unit 50 detects a quay line from the quay detection data, and detects the position coordinates of the quay line and the quay line orientation.
  • the calculation unit 50 calculates bow speed, bow acceleration, stern speed, and stern acceleration based on own ship speed, own ship acceleration, and turning angular velocity in the own ship's motion state data.
  • the calculation unit 50 stores in advance the positional relationship between the installation position of the own ship state detection sensor 31 and the bow position P91 or the bow position P93h on the berth side and the stern position P93t on the berth side.
  • the calculation unit 50 calculates bow speed, bow acceleration, stern speed, and stern acceleration based on this positional relationship.
  • the calculation unit 50 calculates the declination angle between the ship 90 and the quay line based on the ship's heading and the quay line orientation.
  • the declination angle is the angle formed by the quay line and an axis extending in the direction connecting the bow 91 and stern 92 of the vessel 90 (in the bow-stern direction).
  • the calculation unit 50 calculates the bow berth direction velocity and the bow berth direction acceleration based on the bow speed, bow acceleration, and yaw angle.
  • the bow berth direction speed is the speed (horizontal speed) in the direction of a perpendicular line descending from the bow position P91 toward the berth line (berth line on the berth side).
  • the bow berth direction speed is the speed toward the shortest distance from the bow position P91 to the bow position P91 on the berth line.
  • the bow berth direction acceleration is the acceleration (horizontal acceleration) in the direction of a perpendicular line extending from the bow position P91 toward the berth line.
  • the bow berth direction acceleration is the acceleration directed from the bow position P91 to the point on the quay line that is the shortest distance from the bow position P91.
  • the calculation unit 50 calculates the stern quay direction speed and the stern quay direction acceleration based on the stern speed, the stern acceleration, and the yaw angle.
  • the stern quay direction speed is the velocity (horizontal velocity) in the direction of a perpendicular line drawn from the stern position P93t toward the quay line (the quay line on the side of the berth).
  • the stern quay direction speed is the velocity toward the shortest distance from the stern position P93t to the stern position P93t on the quay line.
  • the stern quay direction acceleration is the acceleration (horizontal acceleration) in the direction of a perpendicular line extending from the stern position P93t toward the quay line.
  • the acceleration toward the stern quay is the acceleration directed toward the shortest distance from the stern position P93t to the stern position P93t on the quay line.
  • the calculation unit 50 calculates the bow speed, the stern position, based on the own ship speed and own ship acceleration, and the relationship between the sensor position, the bow position, and the stern position. The speed is calculated, and based on the bow speed, stern speed, and yaw angle, the bow berth direction speed, bow berth acceleration, stern berth direction speed, and stern berth direction acceleration are calculated.
  • the calculation unit 50 calculates the speed in the direction of the quay and the acceleration in the direction of the quay at the position of the own ship state detection sensor 31 based on the own ship speed, the own ship acceleration, and the yaw angle. Based on the quay direction speed and quay direction acceleration, and the relationship between the sensor position, bow position, and stern position, the bow quay direction velocity, bow quay acceleration, stern quay direction velocity, and stern quay direction acceleration are calculated. You can also do that.
  • the calculation unit 50 calculates the bow position P91 (position coordinates) based on the own ship position, and calculates the bow side quay distance based on the bow position P91 and the position coordinates of the quay line.
  • the bow side berth distance is the distance between the bow position P91 and the foot of a perpendicular line drawn down from the bow position P91 toward the pier line (the berth line on the berth side).
  • the bow side quay distance is the distance between the bow position P91 and the point on the quay line that is the shortest distance from the bow position P91.
  • the calculation unit 50 calculates the stern position P93t (position coordinates) based on the own ship position, and calculates the stern quay distance based on the stern position P93t and the position coordinates of the quay line.
  • the stern quay distance is the distance between the stern position P93t and the foot of a perpendicular line drawn down from the stern position P93t toward the quay line (the quay line on the berth side).
  • the stern quay distance is the distance between the point on the quay line that is the shortest distance from the stern position P93t and the stern position P93t.
  • the calculation unit 50 calculates the predicted bow arrival time or predicted bow arrival speed based on the bow berth direction speed, the bow berth direction acceleration, and the bow side berth distance.
  • the predicted bow arrival time is the predicted time from the current moment until the bow position P91 reaches the quay line.
  • the predicted bow arrival speed is the speed when the bow position P91 reaches the quay line.
  • the predicted bow arrival speed is the speed in the direction perpendicular to the quay line.
  • the calculation unit 50 calculates the predicted stern arrival time or the predicted stern arrival speed based on the stern quay direction velocity, the stern quay direction acceleration, and the stern side quay distance.
  • the predicted stern arrival time is the predicted time from the current moment until the stern position P93t reaches the quay line.
  • the predicted stern arrival speed is the speed when the stern position P93t reaches the quay line.
  • the predicted speed at the stern is the speed in the direction perpendicular to the quay line.
  • the calculation unit 50 calculates the predicted position at equal time intervals based on the own ship position, the bow berth direction velocity, the bow berth direction acceleration, the stern berth direction velocity, and the stern berth direction acceleration.
  • the equal time interval predicted position is the position of the berth side predicted at the current time interval.
  • the predicted position at equal time intervals is expressed, for example, by a straight line (line segment) simulating the berth as shown in FIGS. 3 and 4. It may be a figure using straight lines or curves.
  • the calculation unit 50 generates bow collision prediction information based on the predicted bow arrival time or the predicted bow arrival speed.
  • the bow collision prediction information is information indicating that the bow position P91 will reach the quay at a predetermined speed or higher. In other words, a collision with a quay is included in arriving at a quay, and among arriving at a quay, a case where the vehicle reaches the quay at a predetermined speed or higher is considered a collision.
  • the calculation unit 50 generates stern collision prediction information based on the predicted stern arrival time or the stern arrival speed.
  • the stern collision prediction information is information indicating that the stern position P93t will reach the quay at a predetermined speed or higher.
  • the calculation unit 50 calculates the heading at the time of arrival based on the predicted bow arrival time, predicted stern arrival time, bow berth direction speed, bow berth direction acceleration, stern berth direction speed, and stern berth direction acceleration.
  • the heading heading upon arrival is the heading heading when the bow position P91 or the stern position P93t reaches the quay (quay line).
  • the calculation unit 50 calculates the yaw angle at the time of arrival based on the heading direction at the time of arrival and the direction of the quay line.
  • the arrival angle is the angle formed by the axis extending in the bow-stern direction of the vessel 90 and the quay line when the bow position P91 or the stern position P93t reaches the quay (quay line).
  • the predicted arrival time is calculated based on the quay direction velocity, quay direction acceleration, and quay distance.
  • the quay distance is calculated based on the own ship position and the quay ship.
  • the calculation unit 50 outputs the calculated or generated information to the image composition unit 60. At this time, the calculation unit 50 may output at least the information necessary for the image selected by an operator such as a captain or a navigator.
  • the image synthesis unit 60 combines image data from the camera 41 (image data from the bow side on the port and takeoff sides), image data from the camera 42 (image data from the stern side on the port and takeoff sides), and various data from the calculation unit 50. Based on this, display image data for navigation support is generated.
  • the image synthesis unit 60 generates display image data at a preset update cycle and outputs it to the display 20.
  • the display device 20 displays display image data on a display screen.
  • the display device 20 displays on the display screen the display image data that is sequentially updated and input.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a display screen.
  • the display screen 200 includes a bow side video window 211, a stern side video window 212, a bird's eye view window 22, a numerical data display window 23, a ship speed display window 24, an azimuth relationship display window 25, and a predicted arrival information display. It has a window 26 and a warning display window 27.
  • the bow side video window 211 and the stern side video window 212 are arranged side by side in the upper row of the display screen 200. At this time, if the berth is on the starboard side 93, the bow side video window 211 is preferably placed on the left side, and the stern side video window 212 is preferably placed on the right side. Thereby, the positional relationship between the bow side video window 211 and the stern side video window 212 matches the actual positional relationship between the bow 91 and the stern 92 of the ship 90. Therefore, the navigation support device 10 can provide the operator with a display that matches the actual view from the ship 90 (bridge 99).
  • the bird's-eye view window 22, the numerical data display window 23, the ship speed display window 24, the direction relationship display window 25, the predicted arrival information display window 26, and the warning display window 27 are arranged in line as appropriate in the lower part of the display screen 200. .
  • the bird's-eye view window 22 is preferably displayed larger than other windows.
  • the bird's eye view window 22 displays the current position, predicted track, and past track of the ship 90, which will be described in detail later. Therefore, by displaying the bird's-eye view window 22 in a large size, the operator can easily and clearly understand the behavior of the vessel 90.
  • the image synthesis unit 60 stores in advance the relationship among the absolute coordinate system, the hull coordinate system, the coordinate system of the image of the camera 41, and the coordinate system of the image of the camera 42, and stores a coordinate transformation matrix between each. . If coordinate transformation is necessary for video generation of the bow-side video window 211 and the stern-side video window 212, the image synthesis unit 60 performs calculation using this coordinate transformation.
  • FIG. 5(A) shows an example of the bow side video window
  • FIG. 5(B) shows an example of the stern side video window.
  • the bow side video window 211 displays imaging data (video) of the camera 41, and displays a ship video Psh, a sea surface video Psea, and a quay video Pqw. Further, in the bow side video window 211, a simplified image 2119 indicating the video position is displayed.
  • the simplified image 2119 is composed of a simplified plan view of the ship 90 and a mark indicating the position of the image, and indicates that the image is on the bow 91 side of the berth side.
  • the bow side video window 211 displays a quay line 2111, a berthing reference point mark Mn, a bow position mark Mh, a bridge position mark Mb, a bow foot position mark Mqh, and a berthing reference point perpendicular Lnl.
  • the quay line 2111 is a straight line, and is generated based on the coordinates of the quay line detected by the above-described calculation unit 50.
  • the berthing reference point mark Mn is generated based on the berthing reference point (for example, the position of the N flag) in the absolute coordinate system.
  • the bow position mark Mh is generated based on the position coordinates of the bow position P91.
  • the bridge position mark Mb is generated based on the position coordinates of the bridge 99. More specifically, the bridge position mark Mb is generated based on the end position coordinates of the ship's bridge 99 on the berth side.
  • the bow side foot position mark Mqh is generated based on the foot position coordinates of a perpendicular line drawn from the bow position P91 to the quay line 2111.
  • the berthing reference point perpendicular Lnl is generated as a straight line extending from the berthing reference point to the seaward direction, perpendicular to the quay line 2111.
  • the bow side quay distance 2113 is displayed in the bow side video window 211.
  • the bow side berth distance 2113 is based on the bow side berth distance calculated by the calculation unit 50, and is displayed as a numerical value.
  • the bow side quay wall distance 2113 is displayed near the bow side foot position mark Mqh.
  • a plurality of predicted positions 2112 (t1) to 2112 (t5) are displayed in the bow side video window 211.
  • the plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5) are straight lines simulating the berthing and departing sides, and are generated based on the plurality of predicted positions calculated at equal time intervals by the calculation unit 50.
  • the mode which generated and displayed five predicted positions was shown, the number is not limited to this as long as it is plural.
  • the predicted position 2112 (t1) is a straight line indicating the predicted position from the current time to a future time t1
  • the predicted position 2112 (t2) is a straight line indicating the predicted position at the next time t2 after time t1. It is.
  • the predicted position 2112 (t3) is a straight line indicating the predicted position at time t3 following time t2
  • the predicted position 2112 (t4) is a straight line indicating the predicted position at time t4 following time t3.
  • the predicted position 2112 (t5) is a straight line indicating the predicted position at time t5 following time t4.
  • the time difference between time t1 and time t2, the time difference between time t2 and time t3, the time difference between time t3 and time t4, and the time difference between time t4 and time t5 are the same.
  • the plurality of times t1-t5 are at equal time intervals.
  • the operator can confirm the predicted position of the bow side of the ship 90 during the process of docking at the quay by superimposing it on the actual video.
  • the stern video window 212 displays the imaging data (video) of the camera 42, and displays the ship video Psh, the sea surface video Psea, and the quay video Pqw. Furthermore, a simplified image 2129 indicating the video position is displayed in the stern video window 212.
  • the simplified image 2129 consists of a simplified plan view of the ship 90 and a mark indicating the position of the image, and indicates that the image is on the stern 92 side of the berth side.
  • the stern video window 212 displays a quay line 2111 and a stern foot position mark Mqt. Note that when the berthing reference point is closer to the stern 92 than the bridge 99, the berthing reference point mark Mn and the berthing reference point perpendicular Lnl are displayed in the stern video window 212. Furthermore, when the video includes the stern position P93t, a stern position mark similar to the bow position mark Mh is displayed in the stern video window 212.
  • the quay line 2111 is a straight line, and is generated based on the coordinates of the quay line detected by the above-described calculation unit 50.
  • the stern foot position mark Mqt is generated based on the foot position coordinates of a perpendicular line drawn from the stern position P93t to the quay line 2111.
  • a stern quay distance 2123 is displayed in the stern video window 212.
  • the stern quay distance 2123 is based on the stern quay distance calculated by the calculation unit 50, and is displayed as a numerical value.
  • the stern quay distance 2123 is displayed near the stern foot position mark Mqt.
  • the stern side video window 212 displays a plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5).
  • the operator can confirm the predicted position of the stern side of the ship 90 during the process of docking at the quay by superimposing it on the actual video.
  • the operator can check the predicted position of the bow side and stern side berth side of the vessel 90 in the process of berthing to the quay. You can superimpose it on the video and check it at the same time.
  • the plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5) are calculated based on the bow speed, bow acceleration, stern speed, and stern acceleration. Therefore, the plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5) are calculated taking into account not only the speed but also the acceleration. Thereby, the navigation support device 10 can predict the position at the time of docking with higher accuracy, and can provide it to the operator as navigation support information.
  • the plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5) are calculated based on the bow berth direction velocity, bow berth direction acceleration, stern berth direction velocity, and stern berth direction acceleration.
  • the navigation support device 10 can more accurately calculate the state in which the plurality of predicted positions 2112 (t1) to 2112 (t5) approach the quay. Therefore, the navigation support device 10 can predict the position at the time of docking with higher accuracy, and can provide it to the operator as navigation support information.
  • the plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5) are arranged at equal time intervals. As a result, the intervals between the lines indicating the plurality of predicted positions 2112(t1) to 2112(t5) change depending on the acceleration (change in speed).
  • the navigation support device 10 can provide the operator with information on how the berthing side will behave under the influence of acceleration when the vessel is docked.
  • the navigation support system 10 makes it easy for the operator to understand how the berthing side will behave when berthed, even on a large ship. can be provided as follows.
  • a mode is shown in which the bow side video window 211 and the stern side video window 212 are displayed simultaneously.
  • either the bow side video window 211 or the stern side video window 212 may be selectively displayed.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a bird's eye view window.
  • the bird's-eye view window 22 represents a bird's-eye view (plan view) of the docked state of the ship 90 using images such as marks.
  • the bird's eye view window 22 includes a quay line 2111, a berthing reference point mark Mn, a bow position mark Mh, a bridge position mark Mb, a stern position mark Mt, a bow foot position mark Mqh, a stern foot position mark Mqt, and a berthing reference point perpendicular Lnl. is displayed.
  • the quay line 2111 is a straight line similar to the bow side video window 211 and the stern side video window 212, has a shape that extends vertically of the bird's eye view window 22, and is arranged near the right end of the bird's eye view window 22.
  • the quay line 2111 is preferably arranged at the right end when the berthing side of the vessel 90 is the starboard side 93, and is preferably arranged at the left end when the berthing side of the vessel 90 is the port side 94.
  • the berthing reference point mark Mn, the bow position mark Mh, the bridge position mark Mb, and the bow foot position mark Mqh are the same as those in the bow side video window 211 and the stern side video window 212.
  • the stern position mark Mt is generated based on the position coordinates of the stern position P93t on the berthing side.
  • the bow side foot position mark Mqh is generated based on the foot position coordinates of a perpendicular line drawn from the stern position P93t to the quay line 2111.
  • the bird's-eye view window 22 displays a bow side berth distance 2113 and a stern side berth distance 2123.
  • the bow side berth distance 2113 is based on the bow side berth distance calculated by the calculation unit 50, and is displayed as a numerical value.
  • the stern quay distance 2123 is based on the stern quay distance calculated by the calculation unit 50, and is displayed as a numerical value.
  • the bird's-eye view window 22 displays the bridge quay reference point distance 2124.
  • the bridge quay reference point distance 2124 is the distance between the bridge position in a direction parallel to the quay line 2111 and the quay reference point (the position of the berthing reference point mark Mn), and is displayed as a numerical value.
  • the bird's eye view window 22 displays a current state mark 220, a plurality of predicted track marks 2212 (t1) to 2212 (t4), and a plurality of past track marks 220tp.
  • the current state mark 220 is a simplified bird's-eye view of the ship 90, and the bow position mark Mh, the bridge position mark Mb, and the stern position mark Mt are arranged on the current state mark 220.
  • the current status mark 220 is displayed based on the ship's own position (bow position, stern position) and heading.
  • the plurality of predicted track marks 2212 (t1) to 2212 (t4) are marks that are simplified representations of the berthing side, bow, and part of the stern. Note that the plurality of predicted track marks 2212(t1) to 2212(t4) only need to include at least a straight line that simply represents the berthing side.
  • the plurality of predicted track marks 2212(t1)-2212(t4) are based on the plurality of predicted positions calculated at equal time intervals in the calculation unit 50, similarly to the plurality of predicted positions 2112(t1)-2112(t5). are generated respectively.
  • a plurality of past track marks 220tp are displayed based on the past ship position (bow position, stern position) and bow direction.
  • the navigation support device 10 By generating and displaying the plurality of predicted track marks 2212 (t1) to 2212 (t4) in the same manner as the plurality of predicted positions 2112 (t1) to 2112 (t5), the navigation support device 10 displays the bird's eye view window. 22, it is possible to provide highly accurate information on how the berth will behave when docking, and to provide the information in an easy-to-understand manner for the operator.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a numerical data display window.
  • the numerical data display window 23 includes a bow side quay distance display window 231, a bridge quay reference point distance display window 232, a stern quay distance display window 233, and a declination display window 234.
  • the bow side berth distance display window 231 the bow side berth distance 2311 is displayed numerically.
  • a numerical value of the bridge quay reference point distance 2321 and a mark 2322 indicating the positional relationship between the ship 90 and the berthing reference point perpendicular Lnl are displayed.
  • the stern quay distance display window 233 displays a stern quay distance 2331 as a numerical value.
  • the declination angle 2341 of the ship 90 with respect to the quay line 2111 is displayed as a numerical value, and the relationship 2342 between the quay line 2111 and the ship's heading is displayed as a mark.
  • the navigation support device 10 can provide the operator with numerical values about the berthed state of the ship 90, and can also provide the operator with the relationship between the ship and the quay using marks.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a ship speed display window.
  • a bow model mark 2491 and a stern model mark 2492 are displayed on the ship speed display window 24.
  • the bow model mark 2491 and the stern model mark 2492 are arranged side by side in the vertical direction of the ship speed display window 24.
  • a bow berth direction speed 241 is displayed as a numerical value
  • a stern berth direction speed 242 is displayed as a numeric value
  • a bow and stern direction speed 243 is displayed as a numeric value
  • a direction mark 2420 for the speed in the stern quay direction and a direction mark 2430 for the speed in the bow and aft direction are displayed.
  • the bow berth direction speed 241 and the direction mark 2410 for the bow berth direction speed are arranged near the bow schematic mark 2491.
  • the stern quay direction speed 242 and the direction mark 2420 for the stern quay direction speed are arranged near the stern schematic mark 2492 .
  • the bow and stern speed 243 and the direction mark 2430 for the bow and stern speed are arranged between the bow schematic mark 2491 and the stern schematic mark 2492 in the vertical direction of the boat speed display window 24 .
  • the numerical value of the bow berth direction speed 241 and the direction mark 2410 of the bow berth direction speed are displayed based on the bow berth direction speed calculated by the calculation unit 50.
  • the direction mark 2410 of the bow berth direction speed is displayed by an arrow mark pointing to the moving direction of the bow position P91.
  • the numerical value of the stern quay direction speed 242 and the direction mark 2420 for the stern quay direction speed are displayed based on the stern quay direction speed calculated by the calculation unit 50.
  • the direction mark 2420 of the stern quay direction speed is displayed by an arrow mark pointing to the moving direction of the stern position P93t.
  • the numerical value of the bow/stern speed 243 and the direction mark 2430 of the bow/stern speed are calculated by the calculation unit 50 based on the own ship speed and the heading, and are displayed based on the calculation results.
  • the direction mark 2430 for the fore-and-aft direction speed is displayed by an arrow mark pointing to the moving direction of the vessel 90 in the fore-and-aft direction.
  • the navigation support device 10 can provide the berthing behavior of the bow 91 and the berthing behavior of the stern 92 using numerical values and arrow marks in a way that is easy for the operator to understand.
  • the orientation relationship display window 25 includes an orientation display window 251 and a turning angular velocity display window 252.
  • the own ship direction is displayed numerically.
  • the turning angular velocity display window 252 displays the turning angular velocity numerically.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the arrival prediction information display window.
  • a bow model mark 2691 and a stern model mark 2692 are displayed in the arrival prediction information display window 26.
  • the bow model mark 2691 and the stern model mark 2692 are arranged side by side in the vertical direction of the arrival prediction information display window 26.
  • the bow model mark 2691 and the stern model mark 2692 are displayed in the shape of half of the berth side of the ship 90.
  • the bow arrival speed 261 is displayed as a numerical value
  • the stern arrival speed 262 is displayed as a numerical value
  • the arrival angle 263 is displayed as a numerical value
  • the bow arrival direction 2610 is displayed as an arrow.
  • the stern arrival direction 2620 is displayed as an arrow
  • a mark 2630 that schematically represents the declination at the time of arrival is displayed.
  • the bow arrival speed 261 and the bow arrival direction 2610 are arranged near the bow schematic mark 2691.
  • the stern arrival speed 262 and the stern arrival direction 2620 are arranged near the stern schematic mark 2692 .
  • Arrival declination 263 and a mark 2630 that schematically represents the arrival declination are arranged between the bow schematic mark 2691 and the stern schematic mark 2692 in the vertical direction of the arrival prediction information display window 26.
  • the numerical value of the bow arrival speed 261 and the arrow of the bow arrival direction 2610 are displayed based on the predicted bow arrival speed and bow collision prediction information calculated by the calculation unit 50.
  • the numerical value of the stern arrival speed 262 and the arrow of the stern arrival direction 2620 are displayed based on the predicted speed at the stern and the stern collision prediction information calculated by the calculation unit 50.
  • the values of the speed at bow arrival 261 and the speed at stern 262 display the predicted speed at the time of arrival of the bow position P91 or the stern position P93t, whichever reaches the quay first. If there is no contact, "no contact (no arrival)" is displayed, as shown in FIG. 9, for example. Further, the arrow for the bow arrival direction 2610 and the arrow for the stern arrival direction 2620 are displayed based on the direction of arrival. The bow or stern which has not reached the quay at this point may, for example, be a simple straight line.
  • the numerical value of the arrival declination 263 and the mark 2630 that schematically represents the arrival declination are displayed based on the arrival declination calculated by the calculation unit 50. At this time, the mark 2630 is displayed based on the direction of the declination angle.
  • the navigation support device 10 can provide the predicted speed and the predicted declination when the ship 90 will dock in a manner that is easy for the operator to understand using numerical values and various marks.
  • Warning display window 27 displays system alerts and the like.
  • the navigation support device 10 can summarize information that can provide navigation support (ship maneuvering support) when the ship 90 docks on one screen and provide it to the operator in an easy-to-understand manner.
  • the navigation support device 10 calculates and displays the predicted wake of the vessel 90 using the quay direction velocity and quay direction acceleration on the bow side, and the quay direction velocity and quay direction acceleration on the stern side. Thereby, the navigation support device 10 can provide the operator with a predicted track that reflects the actual behavior of the ship 90 with high accuracy. Furthermore, since the predicted track is displayed at equal time intervals, the navigation support device 10 can provide the operator with the actual behavior of the vessel 90 in consideration of acceleration in an easy-to-understand manner.
  • the navigation support device 10 can highly accurately present a predicted trajectory that also takes into account the acceleration of the bow and stern, can support highly accurate speed control and attitude control, and can support safe berthing.
  • navigation support device 10 can also display the following display windows in addition to the various display windows described above.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a quay arrival prediction display window.
  • a schematic bow mark 2891 and a schematic stern mark 2892 are displayed in the quay arrival prediction display window 28.
  • the bow model mark 2891 and the stern model mark 2892 are arranged side by side in the vertical direction of the quay arrival prediction display window 28.
  • the bow berth arrival time 2811 is displayed as a numerical value
  • the bow berth direction speed 2812 when the ship reaches the bow berth is displayed as a numeric value
  • the stern berth arrival time 2821 is displayed as a numeric value.
  • the stern quay direction speed 2822 at the time is displayed numerically.
  • a predicted declination angle 283 at the time of arrival at the quay is displayed as a numerical value
  • a mark 2830 that roughly represents the predicted declination angle at the time of arrival at the quay is displayed.
  • the bow berth arrival time 2811 and the bow berth direction speed 2812 are arranged near the bow schematic mark 2891.
  • the stern quay arrival time 2821 and the stern quay direction speed 2822 are arranged near the stern schematic mark 2892 .
  • a predicted declination angle 283 at the time of reaching the quay and a mark 2830 that schematically represents the predicted declination angle at the time of reaching the quay are arranged between the bow schematic mark 2891 and the stern schematic mark 2892 in the vertical direction of the quay arrival prediction display window 28. Ru.
  • the bow berth arrival time 2811 and the bow berth direction speed 2812 are displayed based on the predicted bow arrival time and predicted bow arrival speed calculated by the calculation unit 50.
  • the stern quay arrival time 2821 and the stern quay direction speed 2822 are displayed based on the predicted stern arrival time and the predicted stern arrival speed calculated by the calculation unit 50.
  • the predicted declination angle at the time of arrival at the quay 283 and the mark 2830 that schematically represents the predicted declination at the time of arrival at the quay are displayed based on the declination at the time of arrival calculated by the calculation unit 50.
  • the navigation support device 10 can provide the operator with the predicted arrival time, predicted arrival speed, and predicted declination when the ship 90 docks using numerical values and various marks in a way that is easy to understand for the operator.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of the bow side video window.
  • the bow side video window 211A differs from the bow side video window 211 in a plurality of predicted positions 2112A(t1), 2112A(t2), 2112A(t3), and 2112A(t4).
  • the other configuration of the bow side video window 211A is the same as the bow side video window 211, and a description of the similar parts will be omitted.
  • the display mode of the plurality of predicted positions 2112A(t1) to 2112A(t4) changes depending on the risk of collision with the quay.
  • Changes in the display mode include, for example, changes in display color, change in display brightness, blinking, and types of display lines. For example, the display color changes to blue when the degree of danger is low, and to red when the degree of danger is high.
  • the display mode setting section (the calculation section 50 or the image composition section 60) sets an upper limit speed in the direction of the quay (upper limit speed) according to the distance between the predicted position and the quay.
  • the calculation unit 50 or the image synthesis unit 60 displays the predicted position differently depending on whether the speed is higher or lower than the upper limit speed.
  • the upper limit speed is set to 1 kn
  • the upper limit speed is set to 30 cm/sec
  • the upper limit speed is set to 1 kn
  • the upper limit speed is set to 15 cm/sec, and if it is less than 30 m, the upper limit speed is set to 10 cm/sec. Note that this is just an example, and is appropriately set depending on, for example, the state (shape, weight) of the ship 90, tidal current, wind direction and speed, etc.
  • the calculation unit 50 or the image synthesis unit 60 may set a plurality of degrees of risk for each distance, and change the display mode of the predicted position for each of the degrees of risk. In this case, for example, if the display color is used, the higher the degree of danger, the more red the color, and the lower the degree of danger, the more blue the color is.
  • the risk level is low at multiple predicted positions 2112A(t1) and 2112A(t2), the risk level is high at predicted position 2112A(t3), and the risk level is high at predicted position 2112A(t4). is even higher. Therefore, the calculation unit 50 or the image synthesis unit 60 makes the display mode different for the predicted positions 2112A(t1) and 2112A(t2), the predicted position 2112A(t3), and the predicted position 2112A(t4).
  • the bow side video window is shown as an example here, the stern side video window can be created in the same way.
  • the navigation support device 10 can provide visually easy-to-understand information about the berthing speed and the risk of collision with the quay. On the other hand, the navigation support device 10 can provide a visual indication that the landing speed is too slow.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the bird's-eye view window.
  • the bird's eye view window 22A differs from the bird's eye view window 22 in a plurality of predicted positions 2212A (t1), 2212A (t2), 2212A (t3), and 2212A (t4).
  • the other configuration of the bird's eye view window 22A is the same as that of the bird's eye view window 22, and a description of the similar parts will be omitted.
  • the display mode of the plurality of predicted positions 2212A(t1) to 2212A(t4) changes depending on the risk of collision with the quay.
  • Changes in the display mode include, for example, changes in display color, change in display brightness, blinking, and types of display lines. For example, the display color changes to blue when the degree of danger is low, and to red when the degree of danger is high.
  • the calculation unit 50 or the image synthesis unit 60 determines the degree of risk based on the probability that either the bow or the stern will collide with the quay at a predetermined speed or higher, depending on the distance between the predicted position and the quay. Set. The calculation unit 50 or the image synthesis unit 60 changes the display mode of each predicted position based on this degree of risk.
  • the risk level is low at the predicted positions 2212A (t1) and 2212A (t2), the risk level is high at the predicted position 2212A (t3), and the risk level is high at the predicted position 2212A (t4). is even higher. Therefore, the calculation unit 50 or the image synthesis unit 60 makes the display mode different for the predicted positions 2212A(t1) and 2212A(t2), the predicted position 2212A(t3), and the predicted position 2212A(t4).
  • the navigation support device 10 can provide visually easy-to-understand information about the berthing speed and the risk of collision with the quay.
  • the navigational support device 10 can provide visual information that indicates that the turning angle is insufficient when landing on the shore while turning.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the ship speed display window.
  • the ship speed display window 24A has a direction mark 2410A for the bow berth direction speed, a direction mark 2420A for the stern berth direction speed, and a direction mark 2420A for the bow and stern speed in the ship speed display window 24 described above. 2430A is different.
  • the other configuration of the ship speed display window 24A is the same as that of the ship speed display window 24, and a description of the similar parts will be omitted.
  • the display mode of the direction mark 2410A for the bow berth direction speed, the direction mark 2420A for the stern berth direction speed, and the direction mark 2430A for the bow and stern speed is changed according to the degree of risk for each predicted position range.
  • the direction mark 2410A for the bow berth direction speed, the direction mark 2420A for the stern berth direction speed, and the direction mark 2430A for the bow and stern speed are divided into a plurality of sections between the tip of the arrow and the base of the arrow.
  • the setting is such that the closer you get to the base of the arrow, the closer it is to the current time, and the closer you get to the tip of the arrow, the earlier the predicted time is.
  • the direction mark 2410A of the bow berth direction speed, the direction mark 2420A of the stern berth direction speed, and the direction mark 2430A of the bow and stern direction speed are used to predict a plurality of predictions of the bow side video window, the stern side video window, and the bird's eye view window for each section. Similar to the location, the display format changes depending on the degree of risk.
  • the navigation support device 10 can visually provide the risk of collision of the bow and stern with the quay using the direction mark 2410A for the speed toward the bow quay and the direction mark 2420A for the speed toward the stern quay. Further, by using the direction mark 2430A of the bow and stern speed, the navigation support device 10 can visually provide information as to whether the bridge 99 is close to the berthing reference point.
  • a mode is shown in which a plurality of predicted positions are generated and displayed at equal time intervals.
  • the navigation support device 10 can provide a more detailed predicted position as the distance to docking becomes shorter.
  • a plurality of sections are set according to the distance to the quay (distance in the direction perpendicular to the quay), and the time interval is changed for each section, and the time interval within the section is kept constant.
  • the navigation support device 10 can provide a more detailed predicted position for a section where the distance to docking is shorter, and can display the influence of acceleration in each section in an easy-to-understand manner.
  • the navigation support device 10 generally generates navigation support information using the following method.
  • 14(A) and 14(B) are flowcharts illustrating an example of a method for displaying a predicted position in the navigation support method according to the present embodiment. Note that since the specific contents of each process will be described above or later, the description here will be omitted as appropriate.
  • the navigation support device 10 detects movement state data of the ship 90 using the own ship state detection sensor 31 (S11).
  • the calculation unit 50 calculates the predicted position based on the own ship position, own ship speed, and own ship acceleration in the movement state data (S12).
  • the navigation support device 10 calculates a predicted attitude in the calculation unit 50 based on the heading and turning angular velocity in the motion state data (S13).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate and display a predicted trajectory based on the predicted position and predicted attitude (S14).
  • the predicted wake is represented by a figure such as a line that schematically represents the berthing side of the vessel 90.
  • the predicted trajectory only needs to include at least the predicted position. That is, for example, when the ship 90 is not turning, a highly accurate predicted track can be calculated using only the predicted position.
  • the navigation support device 10 detects motion state data of the ship 90 using the own ship state detection sensor 31 (S11).
  • the navigation support device 10 generates quay detection data using the quay detection sensor 32 (S15).
  • the navigation support device 10 calculates the declination angle between the ship 90 and the quay line using the heading of the motion state data and the coordinates or direction of the quay line of the quay detection data (S16).
  • the navigation support device 10 calculates the quay direction velocity and quay direction acceleration of the vessel 90 in the calculation unit 50 (S17).
  • the calculation unit 50 calculates a predicted track of the vessel 90 at the time of docking based on the berth direction velocity and the berth direction acceleration (S18).
  • the predicted wake is represented by a figure such as a line that schematically represents the berthing side of the vessel 90.
  • the navigation support device 10 displays the predicted trajectory on the display 20 using the image synthesis unit 60 (S16).
  • the navigation support device 10 updates the predicted position and displays it on the display 20 while repeating the above-described process.
  • the calculation unit 50 includes, for example, the following configuration. 15, FIG. 16, FIG. 17(A), FIG. 17(B), FIG. 18, FIG. 19(A), and FIG. 19(B) are functional blocks of the calculation unit of the navigation support device according to the embodiment of the present invention. It is a diagram.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the definition and calculation concept of the quay direction velocity and quay direction distance.
  • FIGS. 21(A) and 21(B) are diagrams for explaining the definition of the declination angle and the concept of calculating the speed in the direction of the quay.
  • the bow position P91 will be explained below as an example, the case where the bow position P93h (the end on the bow 91 side of the starboard side 93 for leaving and berthing) can be realized with the same configuration and processing.
  • the calculation section 50 includes a bow speed calculation section 511, a stern speed calculation section 512, a bow acceleration calculation section 513, a stern acceleration calculation section 514, a bow berth direction speed calculation section 515, and a bow berth direction acceleration calculation section. 516, a stern quay direction speed calculation section 517, a stern quay direction acceleration calculation section 518, a quay information detection section 521, and a yaw angle calculation section 522.
  • the bow speed calculation unit 511 calculates the bow speed v91 at the bow position P91 from the own ship speed in the hull coordinate system. For example, if the speed sensor of the own ship state detection sensor 31 is located at a location different from the bow position P91, such as the bridge 99, the bow speed at the bow position P91 is determined using the own ship speed and turning angular velocity detected by the speed sensor. Calculate v91. On the other hand, if a speed sensor is installed at the bow position P91, the measured value of this sensor is set as the bow speed v91.
  • the stern speed calculation unit 512 calculates the stern speed v93 at the stern position P93t from the own ship speed in the hull coordinate system. For example, if the speed sensor is located at a location different from the stern position P93t, such as the bridge 99, the stern speed v93 at the stern position P93t is calculated using the own ship speed, turning angular velocity, etc. detected by the speed sensor. On the other hand, if a speed sensor is installed at the stern position P93t, the measured value of this sensor is set as the stern speed v93.
  • the bow acceleration calculation unit 513 calculates the bow acceleration a91 at the bow position P91 from the own ship acceleration in the hull coordinate system. For example, if the acceleration sensor of the own ship state detection sensor 31 is located at a location different from the bow position P91, such as the bridge 99, the bow acceleration at the bow position P91 is calculated using the own ship acceleration and turning angular velocity detected by the acceleration sensor. Calculate a91. On the other hand, if an acceleration sensor is installed at the bow position P91, the measured value of this sensor is taken as the bow acceleration a91.
  • the stern acceleration calculation unit 514 calculates the stern acceleration a93 at the stern position P93t from the own ship acceleration in the hull coordinate system. For example, if the acceleration sensor of the own ship state detection sensor 31 is located at a location different from the stern position P93t, such as the bridge 99, the stern acceleration at the stern position P93t is calculated using the own ship acceleration and turning angular velocity detected by the acceleration sensor. Calculate a93. On the other hand, if an acceleration sensor is installed at the stern position P93t, the measured value of this sensor is taken as the stern acceleration a93.
  • the quay information detection unit 521 detects the quay line from the quay detection data. Specifically, for example, the quay information detection unit 521 detects at least one straight line from the plurality of detected feature points, and uses a maximum likelihood method or the like to detect the straight line that is most likely to be a quay line as the quay line 2111. .
  • the quay line 2111 is a coordinate system (imaging coordinate system) of image data of the quay detection sensor 32, and the coordinates and direction of the quay line 2111 are detected.
  • the quay line direction is a direction indicating the direction in which the quay line extends.
  • the declination angle calculation unit 522 uses the quay line direction and the bow direction ⁇ to calculate the declination angle ⁇ , which is the angle formed between the ship's bow direction ⁇ and the quay line 2111. At this time, since the quay line azimuth and the bow azimuth ⁇ have different coordinate systems, the yaw angle calculation unit 522 calculates the yaw angle ⁇ by performing coordinate transformation to match these coordinate systems.
  • the bow berth direction speed calculation unit 515 calculates the bow berth direction speed vh1 based on the bow speed v91 and the deflection angle ⁇ . More specifically, as shown in FIG. 21(B), the bow quay direction speed calculation unit 515 uses the bow speed v91 and the bow direction ⁇ to calculate the bow speed vs91 in the bow direction and the bow speed in the starboard direction vb91. Calculate.
  • the bow berth direction speed calculating unit 515 calculates the berth direction component of the bow speed vs91 in the bow direction from the bow speed vs91 in the bow direction and the yaw angle ⁇ , and calculates the berth direction component of the bow speed vs91 in the starboard direction direction from the bow speed vb91 in the starboard direction and the yaw angle ⁇ .
  • the quay direction component of the bow speed vb91 is calculated.
  • the bow berth direction speed calculating unit 515 calculates the bow berth direction speed vh1 by combining (vector addition) the berth direction component of the bow direction bow speed vs91 and the berth direction component of the starboard direction bow speed vb91.
  • the bow berth direction acceleration calculation unit 516 calculates the bow berth direction acceleration ah1 based on the bow acceleration a91 and the deflection angle ⁇ .
  • the calculation method for the bow berth direction acceleration ah1 is the same as that for the bow berth direction velocity vh1.
  • the bow berth direction acceleration ah1 can also be calculated by a differential value of the bow berth direction velocity vh1 for a plurality of times.
  • the stern quay direction speed calculation unit 517 calculates the stern quay direction velocity vt based on the stern velocity v93 and the yaw angle ⁇ .
  • the method for calculating the stern berth direction velocity vt is the same as that for the bow berth direction velocity vh1.
  • the stern quay direction acceleration calculation unit 518 calculates the stern quay direction acceleration at based on the stern acceleration a93 and the deflection angle ⁇ .
  • the method for calculating the stern wall direction acceleration at is the same as that for the bow berth direction velocity vh1. Note that the stern quay direction acceleration at can also be calculated by a differential value of the stern quay direction velocity vt over a plurality of time periods.
  • the navigation support device 10 can calculate the speed and acceleration in the direction of the quay with high accuracy. Furthermore, the navigation support device 10 can calculate the speed and acceleration in the direction of the quay separately at the bow position and the stern position. Thereby, the navigation support device 10 can calculate various predicted positions, predicted speeds, predicted times, predicted directions, and predicted declinations described above and later with high accuracy.
  • the calculation unit 50 includes a quay information detection unit 521, a bow position calculation unit 531, a stern position calculation unit 532, a bow side quay distance calculation unit 541, a stern side quay distance calculation unit 542, and a predicted bow arrival time. It includes a calculation section 551, a predicted bow arrival speed calculation section 552, a predicted stern arrival time calculation section 553, and a predicted stern arrival speed calculation section 554. In this embodiment, reaching the quay means that at least one of the bow position P91 and the stern position P93t has reached the quay.
  • the bow position calculation unit 531 calculates the bow position P91 in the absolute coordinate system from the own ship position. Specifically, the bow position calculation unit 531 stores in advance a coordinate relational expression between the installation coordinates of a positioning sensor that measures the own ship's position and the position coordinates of the bow position P91. The bow position calculation unit 531 calculates the position coordinates of the bow position P91 using the position coordinates of the absolute coordinate system measured by the positioning sensor and this coordinate relational expression.
  • the stern position calculation unit 532 calculates the stern position P93t in the absolute coordinate system from the own ship position.
  • the calculation method for the stern position P93t is the same as that for the bow position P91.
  • the bow side berth distance calculation unit 541 calculates the bow side berth distance DISh1 based on the bow position P91 and the berth line 2111. Specifically, the bow side quay distance calculation unit 541 stores in advance a coordinate transformation matrix between the video coordinate system and the absolute coordinate system. The bow side quay distance calculation unit 541 converts the quay line 2111 from the image coordinate system to the absolute coordinate system using this coordinate transformation matrix. The bow side berth distance calculation unit 541 calculates the length of a perpendicular line from the bow position P91 to the berth line 2111 (bow side berth distance DISh1) in the absolute coordinate system using a formula for the distance between a point and a line segment. Further, the bow side quay wall distance calculation unit 541 calculates the coordinates of the foot P21h1 of the perpendicular line by finding the intersection between the perpendicular line and the quay line 2111.
  • the stern quay distance calculation unit 542 calculates the stern quay distance DISt and the perpendicular foot P21t based on the stern position P93t and the quay line 2111.
  • the method of calculating the stern quay distance DISt and the perpendicular leg P21t is the same as the bow quay distance DISh1.
  • the predicted bow arrival time calculation unit 551 calculates the predicted bow arrival time taph based on the bow berth direction velocity vh1, the bow berth direction acceleration ah1, and the bow side berth distance DISh1.
  • the predicted bow arrival time calculation unit 551 calculates the predicted bow arrival time taph using a general relational expression among speed, acceleration, distance, and time.
  • the predicted bow arrival speed calculation unit 552 calculates the predicted bow arrival speed vaph based on the bow berth direction speed vh1, the bow berth direction acceleration ah1, and the bow side berth distance DISh1.
  • the predicted bow arrival speed calculation unit 552 calculates the predicted bow arrival speed vaph using a general relational expression of speed, acceleration, distance, and time.
  • the predicted stern arrival time calculation unit 553 calculates the predicted stern arrival time tapt based on the stern quay direction velocity vt, the stern quay direction acceleration at, and the stern quay distance DISt.
  • the predicted stern arrival time calculation unit 553 calculates the predicted stern arrival time tapt using a general relational expression of speed, acceleration, distance, and time.
  • the predicted stern arrival speed calculation unit 554 calculates the predicted stern arrival speed vapt based on the stern quay direction velocity vt, the stern quay direction acceleration at, and the stern quay distance DISt.
  • the predicted stern arrival speed calculation unit 554 calculates the predicted stern arrival speed vapt using a general relational expression of speed, acceleration, distance, and time.
  • the navigation support device 10 can calculate the predicted speed and predicted time at the time of arrival at the quay with high accuracy. Thereby, the navigation support device 10 can predict with high precision the state of the ship 90 upon arrival at the quay, and can provide effective information with high precision when docking.
  • the calculation unit 50 includes a predicted track calculation unit 56.
  • the predicted track calculation unit 56 receives input of the own ship position, own ship speed, own ship acceleration, heading, and turning angular velocity.
  • the predicted track calculation unit 56 calculates the predicted position of the ship 90 at the predicted time based on the own ship position, own ship speed, own ship acceleration, and predicted time (time elapsed from the current time).
  • the predicted track calculation unit 56 calculates the predicted attitude (predicted heading) of the ship 90 at the predicted time based on the heading and the turning angular velocity.
  • the predicted track calculation unit 56 calculates the turning angular acceleration from the turning angular velocity of multiple times in the past (preferably immediately before the current time), and based on the heading, the turning angular velocity, and the turning angular acceleration, the predicted attitude ( It is also possible to calculate the predicted heading.
  • the predicted track calculation unit 56 calculates a predicted track (a figure that simulates at least the side of the vessel 90 when it leaves and berths) at the predicted time based on the predicted position and the predicted attitude.
  • the calculation unit 50 includes a bow position calculation unit 531, a stern position calculation unit 532, and a predicted wake calculation unit 56.
  • the predicted wake calculation unit 56 calculates the predicted position of the bow position P91 at multiple times based on the current bow position P91, the bow berth direction velocity vh, and the bow berth direction acceleration ah. Specifically, the predicted track calculation unit 56 calculates the bow position P91 for each sampling time using a general relational expression of speed, acceleration, distance, and time.
  • the predicted wake calculation unit 56 calculates the predicted position of the stern position P93t at multiple times based on the current stern position P93t, the stern quay direction velocity vt, and the stern quay direction acceleration at. Specifically, the predicted track calculation unit 56 calculates the stern position P93t for each sampling time using a general relational expression of speed, acceleration, distance, and time.
  • the predicted track calculation unit 56 uses the bow position P91 and the stern position P93t for each sampling time to generate a figure such as a line simulating the berthing/berthing side for each sampling time.
  • the navigation support device 10 can calculate multiple predicted positions with high accuracy using velocity and acceleration. Thereby, the navigation support device 10 can predict the behavior of the ship 90 when berthing with high accuracy, and can provide effective information with high accuracy when berthing.
  • the calculation unit 50 includes a collision prediction unit 57.
  • the collision prediction unit 57 predicts a collision of the ship 90 with a quay based on the predicted bow arrival time taph, the predicted bow arrival speed vaph, the predicted stern arrival time tapt, and the predicted stern arrival speed vapt.
  • the collision prediction unit 57 compares the predicted bow arrival time taph and the predicted stern arrival time tapt, and selects the shorter one.
  • the collision prediction unit 57 predicts that a collision will occur if the predicted arrival speed of the selected side is higher than the berthing upper limit speed. For example, the collision prediction unit 57 predicts that the bow 91 will collide with the quay if the predicted bow arrival time taph is shorter than the predicted stern arrival time tapt and the predicted bow arrival speed vaph is higher than the upper limit berthing speed.
  • the calculation unit 50 includes an arrival heading calculation unit 582 and an arrival angle calculation unit 583.
  • the arrival heading calculation unit 582 calculates the arrival heading ⁇ e based on the heading, turning angular velocity, and predicted arrival time.
  • the arrival angle yaw calculation unit 583 calculates the arrival yaw angle ⁇ e (predicted yaw angle) based on the arrival heading ⁇ e and the quay line azimuth. Specifically, the arrival angle calculation unit 583 calculates the angle formed by the arrival heading ⁇ e and the quay line azimuth in an absolute coordinate system, and sets it as the arrival angle ⁇ e.
  • the calculation unit 50 includes a position-at-arrival calculation unit 581, a heading-at-arrival calculation unit 582, and a declination-at-arrival angle calculation unit 583.
  • the arrival position calculation unit 581 calculates the bow position P91 when the bow position P91 reaches the quay line 2111 based on the predicted bow arrival time taph and the predicted stern arrival time tapt. Specifically, the arrival position calculation unit 581 compares the predicted bow arrival time taph and the predicted stern arrival time tapt, and if it is predicted that the bow position P91 will arrive at the quay line 2111 earlier than the stern position P93t, The bow position P91 (berthing position) and the stern position P93t at that time are calculated.
  • the arrival position calculation unit 581 calculates the stern position P93t (berthing position) and the bow position P91 at that time. .
  • the arrival heading calculation unit 582 calculates the arrival heading ⁇ e based on the bow position P91 and the stern position P93t when the bow or stern reaches the quay line 2111. Specifically, the arrival heading calculation unit 582 calculates a straight line parallel to the bow and stern direction at the time of arrival from the bow position P91 and the stern position P93t at the time of arrival, and detects the orientation of this straight line in the absolute coordinate system. By doing so, the heading azimuth ⁇ e (predicted azimuth) at the time of arrival is calculated.
  • the arrival angle calculation unit 583 calculates the arrival angle ⁇ e (predicted argument) based on the arrival heading ⁇ e and the quay line orientation.
  • the navigation support device 10 can predict with high accuracy the yaw angle (yaw angle at arrival ⁇ e) at the time when the ship 90 reaches the quay. Thereby, the navigation support device 10 can provide effective information with high accuracy at the time of docking.
  • (Calculation method of quay direction distance and quay direction acceleration) 22(A) and 22(B) are flowcharts illustrating an example of a method for calculating the quay direction distance and quay direction acceleration in the navigation support method according to the present embodiment. Note that since the specific contents of each process have been described above, the description here is appropriately omitted.
  • the navigation support device 10 measures the own ship speed and own ship acceleration using the own ship state detection sensor 31 (S21).
  • the navigation support device 10 generates quay detection data using the quay detection sensor 32 (S31).
  • the navigation support device 10 calculates the declination angle ⁇ in the calculation unit 50 (S32).
  • the navigation support device 10 calculates the speed in the direction of the quay and the acceleration in the direction of the quay at the position of the own ship state detection sensor 31 based on the own ship speed, the own ship acceleration, and the deflection angle ⁇ (S22 ).
  • the navigation support device 10 determines the bow position P91 based on the quay direction velocity and quay direction acceleration at the position of the own ship state detection sensor 31 and the relationship between the sensor position, the bow position P91, and the stern position P93t.
  • the bow quay direction speed vh1 and the bow quay direction acceleration ah1 at the stern position P93t, and the stern quay direction velocity vt and the stern quay direction acceleration at at the stern position P93t are calculated.
  • the navigation support device 10 measures the own ship speed and own ship acceleration using the own ship state detection sensor 31 (S21).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate bow speed v91, bow acceleration a91, stern speed v93, and stern acceleration a93 from the own ship speed (S24).
  • the navigation support device 10 generates quay detection data using the quay detection sensor 32 (S31).
  • the navigation support device 10 calculates the declination angle ⁇ in the calculation unit 50 (S32).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to determine the speed at the bow position P91 based on the bow speed v91 and bow acceleration a91 at the bow position P91, the stern velocity v93 and stern acceleration a93 at the stern position P93t, and the yaw angle ⁇ .
  • the bow quay direction speed vh1 and the bow quay direction acceleration ah1 of the ship, and the stern quay direction velocity vt and the stern quay direction acceleration at at the stern position P93t are calculated (S25).
  • (Calculation method of predicted speed and predicted declination upon arrival at quay) 23(A) and 23(B) are flowcharts illustrating an example of a method for calculating a predicted speed and a predicted declination upon arrival at a quay in the navigation support method according to the present embodiment. Note that since the specific contents of each process have been described above, the description here is appropriately omitted.
  • First Example Step S40 in FIG. 23(A) is similar to the processing in FIGS. 22(A) and 22(B), and the description thereof will be omitted.
  • the navigation support device 10 calculates the bow side berth distance DISh1 and the stern side berth distance DISt based on the bow position P91, the stern position P93t, and the berth line 2111 (S41).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate the following values based on the bow berth direction velocity vh1, the bow berth direction acceleration ah1, the stern berth direction velocity vt, the stern berth direction acceleration at, the bow side berth distance DISh1, and the stern side berth distance DISt. Then, the predicted bow arrival time taph, the predicted stern arrival time tapt, the predicted bow arrival speed vaph, and the predicted stern arrival speed vapt are calculated (S42).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate the bow heading ⁇ e at the time of arrival based on the bow position P91 and the stern position P93t when the bow or stern reaches the quay line 2111 (S43).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate the arrival angle ⁇ e based on the arrival heading ⁇ e and the quay bearing (S44).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate the bow heading ⁇ e at the time of arrival based on the heading ⁇ , the turning angular velocity, and the predicted arrival time (S43A ).
  • the predicted arrival time is calculated in the same way as the process in FIG. 23(A).
  • the navigation support device 10 uses the calculation unit 50 to calculate the arrival angle ⁇ e based on the arrival heading ⁇ e and the quay bearing (S44).
  • Code modules may be stored on any type of non-transitory computer-readable medium or other computer storage device. Some or all of the methods may be implemented in dedicated computer hardware.
  • the various example logic blocks and modules described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented or executed by a machine such as a processor.
  • the processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be a controller, microcontroller, or state machine, or a combination thereof.
  • a processor may include electrical circuitry configured to process computer-executable instructions.
  • the processor includes an application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA), or other programmable device that performs logical operations without processing computer-executable instructions.
  • a processor may also refer to a combination of computing devices, such as a combination of a digital signal processor and a microprocessor, multiple microprocessors, one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other such combination.
  • processors may also include primarily analog components.
  • a computing environment includes any type of computer system including, but not limited to, a computer system based on a microprocessor, mainframe computer, digital signal processor, portable computing device, device controller, or computational engine within an apparatus. be able to.
  • conditional language such as “could,” “could,” “would,” or “might” means that a particular embodiment includes a particular feature, element, and/or step; Embodiments are understood within the context commonly used to convey that they do not include. Thus, such conditional language generally states that the features, elements, and/or steps are in any way required by one or more embodiments, or that one or more embodiments require these features. , are not necessarily meant to include logic for determining whether an element and/or step is included or performed in any particular embodiment.
  • Disjunctive language such as the phrase "at least one of X, Y, Z,” means that the item, term, etc. Understood in the context where it is commonly used to indicate that it can be (e.g. X, Y, Z). Thus, such a disjunctive language generally requires that a particular embodiment of each of at least one of X, at least one of Y, or at least one of Z be present. does not mean.
  • a processor configured to execute the following A, B, and C means a first processor configured to execute A and a second processor configured to execute B and C. and a processor.
  • a processor configured to execute the following A, B, and C means a first processor configured to execute A and a second processor configured to execute B and C. and a processor.
  • enumeration typically includes at least the recited number (e.g., other modifiers).
  • a mere enumeration of "with two enumerations” without the use of "two enumerations” should normally be interpreted to mean at least two enumerations, or two or more enumerations.
  • the terms used herein generally include “non-limiting” terms (e.g., the term “including” should be construed as “including, but not limited to,” and ""
  • the term ⁇ having'' should be interpreted as ⁇ having at least...'' and the term ⁇ including'' should be interpreted as ⁇ including, but not limited to.'' A person skilled in the art would judge that it is.
  • horizontal refers to a plane parallel to the plane or surface of the floor of the area in which the system being described is used, regardless of its orientation; is defined as the plane in which the method is performed.
  • floor may be replaced with the term “ground” or “water surface”.
  • vertical/vertical refers to a direction perpendicular/perpendicular to a defined horizontal line. Terms such as “above,” “below,” “below,” “above,” “side,” “higher,” “lower,” “above,” “over,” and “below” are defined with respect to the horizontal plane. ing.
  • connection refers to removable, movable, fixed, adjustable, removable, movable, fixed, adjustable, and/or should be construed to include removable connections or connections.
  • Connections/couplings include direct connections and/or connections with intermediate structures between two described components.
  • Navigation support device 20 Displays 22, 22A: Bird's-eye view window 23: Numerical data display window 24, 24A: Ship speed display window 25: Direction relationship display window 26: Arrival prediction information display window 27: Warning display window 28: Quay Arrival prediction display window 31: own ship state detection sensor 32: quay detection sensor 41, 42: camera 50: calculation unit 56: predicted track calculation unit 57: collision prediction unit 60: image synthesis unit 90: ship 91: bow 92: stern 93: Starboard side 94: Port side 99: Bridge 200: Display screen 211: Bow side video window 211A: Bow side video window 212: Stern side video window 220: Current status mark 220tp: Past track mark 231: Bow side quay distance display window 232 : Bridge quay reference point distance display window 233: Stern side quay distance display window 234: Declination angle display window 241: Bow quay direction speed 242: Stern quay direction speed 251: Direction display window 252: Turning angular velocity display window 261: Bow

Abstract

【課題】着岸までの船舶の状態を示す情報を高精度に推定する。 【解決手段】　航行支援装置は、自船状態検出センサ、岸壁情報検出部、運動状態算出部、距離算出部、および、到達状態算出部を備える。自船状態検出センサは、自船位置、自船速度、船首方位を検出する。岸壁情報検出部は、自船が着岸する岸壁の岸壁線を検出する。運動状態算出部は、自船速度、船首方位、および、岸壁線に基づいて、岸壁方向速度を算出する。距離算出部は、自船位置と岸壁線とに基づいて、自船と岸壁線との距離を算出する。到達状態算出部は、岸壁方向速度、および、自船と岸壁線との距離に基づいて、自船の岸壁到達予測時間、自船の岸壁到達時の予測速度、および、自船の岸壁到達時の偏角の少なくとも１つ含む到達状態を算出する。

Description

航行支援装置、航行支援方法
　本発明は、船舶の航行支援技術、特に、離着岸時の航行支援技術に関する。
　特許文献１には、船舶の入出港離着桟支援方法およびシステムが記載されている。
　特許文献１のような従来技術では、船舶の目標着岸状態を模擬的に示している。
特許第４７１６２１４号明細書
　しかしながら、特許文献１に示すような従来技術では、着岸（船舶の離着岸舷が略線状で岸壁に接触）するまでの船舶の状態を高精度に提供することが難しい。
　したがって、本発明の目的は、着岸までの船舶の状態を示す情報を高精度に推定することにある。
　この発明の航行支援装置は、自船状態検出センサ、岸壁情報検出部、運動状態算出部、距離算出部、および、到達状態算出部を備える。自船状態検出センサは、自船位置、自船速度、船首方位を検出する。岸壁情報検出部は、自船が着岸する岸壁の岸壁線を検出する。運動状態算出部は、自船速度、船首方位、および、岸壁線に基づいて、岸壁方向速度を算出する。距離算出部は、自船位置と岸壁線とに基づいて、自船と岸壁線との距離を算出する。到達状態算出部は、岸壁方向速度、および、自船と岸壁線との距離に基づいて、自船の岸壁到達予測時間、自船の岸壁到達時の予測速度、および、自船の岸壁到達時の偏角の少なくとも１つ含む到達状態を算出する。
　この構成では、自船の岸壁到達予測時間、自船の岸壁到達時の予測速度、および、自船の岸壁到達時の偏角の少なくとも１つを高精度に算出できる。これにより、着岸までの船舶の状態を示す情報を高精度に推定できる。
図１は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の機能ブロックの一例を示す図である。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、航行支援装置が実装される船舶の形状の一例を示す図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、演算部で実行する概略的な処理の流れの一例を示す図である。 図４は、表示画面の一例を示す図である。 図５（Ａ）は、船首側映像ウィンドウの一例を示し、図５（Ｂ）は、船尾側映像ウィンドウの一例を示す図である。 図６は、鳥瞰図ウィンドウの一例を示す図である。 図７は、数値データ表示ウィンドウの一例を示す図である。 図８は、船速表示ウィンドウの一例を示す図である。 図９は、到達予測情報表示ウィンドウの一例を示す図である。 図１０は、岸壁到達予測表示ウィンドウの一例を示す図である。 図１１は、船首側映像ウィンドウの別の一例を示す図である。 図１２は、鳥瞰図ウィンドウの別の一例を示す図である。 図１３は、船速表示ウィンドウの別の一例を示す図である。 図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、本実施形態に係る航行支援方法における予測位置の表示方法の一例を示すフローチャートである。 図１５は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の演算部の機能ブロック図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の演算部の機能ブロック図である。 図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の演算部の機能ブロック図である。 図１８は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の演算部の機能ブロック図である。 図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の演算部の機能ブロック図である。 図２０は、岸壁方向速度、岸壁方向距離の定義、算出概念を説明するための図である。 図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）は、偏角の定義、岸壁方向速度の算出概念を説明するための図である。 図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）は、本実施形態に係る航行支援方法における岸壁方向距離および岸壁方向加速度の算出方法の一例を示すフローチャートである。 図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）は、本実施形態に係る航行支援方法における岸壁到達時の予測速度および予測偏角の算出方法の一例を示すフローチャートである。
　本発明の実施形態に係る航行支援装置、航行支援方法について、図を参照して説明する。
　（航行支援装置の概略構成）
　図１は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の機能ブロックの一例を示す図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、航行支援装置が実装される船舶の形状の一例を示す図であり、図２（Ａ）は平面視した図、図２（Ｂ）は側面視した図である。
　本実施形態の航行支援技術は、船舶が着岸動作または離岸動作する際の航行支援技術であり、特に着岸時に用いられる。例えば、着岸状態は、船舶が港湾内に侵入し、減速等しながら船首または船尾が岸壁に或程度の距離まで近接し、その後、船舶の離着岸舷が岸壁に着岸するまでの状態を意味する。
　図１に示すように、航行支援装置１０は、表示器２０、自船状態検出センサ３１、岸壁検出センサ３２、カメラ４１、カメラ４２、演算部５０、および、画像合成部６０を備える。なお、カメラの個数は２個に限るものではない。
　演算部５０は、後述する航行支援の各処理を実行する航行支援プログラムと、この航行支援プログラムを記憶した記憶媒体と、航行支援プログラムを実行する演算処理装置とによって構成される。画像合成部６０は、電子回路によって構成される。表示器２０は、例えば、液晶パネル等によって実現される。
　自船状態検出センサ３１、および、岸壁検出センサ３２は、演算部５０に接続する。カメラ４１、カメラ４２、演算部５０は、画像合成部６０に接続する。画像合成部６０は、表示器２０に接続する。
　（船舶の一例および航行支援装置１０の設置例）
　図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、船舶９０は、船首９１、船尾９２、右舷９３、左舷９４、および、船橋９９を備える。船舶９０は、例えば、フェリーやタンカー等の大型船舶であり、全長が百ｍ級、幅が数十ｍ級、高さが十ｍ以上の船舶である。なお、船舶９０は、より小さい船舶であってもよいが、大型船舶であることで、本実施形態の構成は、有効に作用する。
　自船状態検出センサ３１、岸壁検出センサ３２、カメラ４１、および、カメラ４２は、例えば、船橋９９付近に設置されているが、自船状態検出センサ３１、岸壁検出センサ３２、カメラ４１、および、カメラ４２の設置位置は、後述する各条件を満たすのであれば、これに限るものではない。
　演算部５０、画像合成部６０、および、表示器２０は、例えば、船橋９９の操舵室に設置される。なお、表示器２０は、操舵室の窓に画像を投影するものであってもよい。
　（自船状態検出センサ３１、岸壁検出センサ３２）
　自船状態検出センサ３１は、自船位置、自船速度、自船加速度、回頭角速度、船首方位、および、自船姿勢角を含む自船の運動状態データを検出する。自船状態検出センサ３１は、自船の運動状態データを演算部５０に出力する。
　自船状態検出センサ３１は、例えば、ＧＰＳ等の測位信号を用いた測位センサ、慣性センサ、および、測位センサと慣性センサとを統合した統合センサによって構成される。なお、自船状態検出センサ３１による自船の運動状態の具体的な検出方法は、測位センサ、慣性センサ、統合センサによる既知の自船の運動状態の検出方法と同様であり、説明は、省略する。
　自船状態検出センサ３１は、設置位置における自船位置、自船速度（対地船速）、自船加速度、および、自船姿勢角を検出する。自船位置は、絶対座標系（例えば、ＧＮＳＳ座標系、地心三次元直交座標系）で検出され、自船速度、自船加速度、自船姿勢角は、絶対座標系または船体座標系で検出される。
　また、自船状態検出センサ３１は、船舶９０の回頭角速度、および、船首方位を検出する。回頭角速度は、船体座標系で検出され、船首方位は絶対座標系で検出される。
　自船状態検出センサ３１は、自船の運動状態（自船位置、自船速度、自船加速度、回頭角速度、船首方位、および、自船姿勢角）を演算部５０に出力する。なお、自船状態検出センサ３１は、自船の運動状態を示す全てのデータを必ず演算部５０に出力する必要はなく、演算部５０が算出する情報に必要なデータを最小限出力すればよい。
　岸壁検出センサ３２は、例えば、光測距装置、具体的には、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）によって構成される。岸壁検出センサ３２は、船舶９０における離着岸を行う舷側の船舶９０よりも外方の場景を測距範囲とするように、船舶９０に配置される。この際、岸壁検出センサ３２は、船舶９０の船首９１側および船尾９２側の外方の場景も測距範囲に含むことが好ましい。
　岸壁検出センサ３２は、測距結果から得られる複数の特徴点（例えば、ＬｉＤＡＲで検出される点群）とその位置（岸壁検出センサ座標系）を含む岸壁検出データを生成し、演算部５０に出力する。
　（カメラ４１、カメラ４２）
　カメラ４１は、船舶９０における離着岸を行う舷側で船首９１側の場景を撮像するように、船舶９０に設置される。すなわち、カメラ４１は、船首側撮像カメラである。カメラ４１は、撮像データ（離着舷側で船首側の撮像データ）を画像合成部６０に出力する。
　カメラ４２は、船舶９０における離着岸を行う舷側で船尾９２側の場景を撮像するように、船舶９０に設置される。すなわち、カメラ４２は、船尾側撮像カメラである。カメラ４２は、撮像データ（離着舷側で船尾側の撮像データ）を画像合成部６０に出力する。
　（演算部５０）
　演算部５０の具体的な構成および処理は後述する。演算部５０は、自船状態検出センサ３１からの自船の運動状態データと、岸壁検出センサ３２からの岸壁検出データとに基づいて、航行支援データを生成する。
　図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、演算部で実行する概略的な処理の流れの一例を示す図である。以下、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）を参照して、演算部５０の概略的処理を説明する。
　演算部５０は、絶対座標系、船体座標系、光測距装置の座標系の関係を予め記憶しており、それぞれの間の座標変換行列を記憶している。演算部５０は、後述する各情報の算出において、座標変換が必要な場合、この座標変換を用いて算出を行う。
　（岸壁線、岸壁線の位置座標、岸壁線方位）
　演算部５０は、岸壁検出データから、岸壁線を検出し、岸壁線の位置座標、岸壁線方位を検出する。
　（船首速度、船首加速度、船尾速度、船尾加速度）
　演算部５０は、自船の運動状態データにおける自船速度、自船加速度、回頭角速度に基づいて、船首速度、船首加速度、船尾速度、船尾加速度を算出する。演算部５０は、自船状態検出センサ３１の設置位置と、船首位置Ｐ９１または離着岸舷の船首位置Ｐ９３ｈ、および、離着岸舷の船尾位置Ｐ９３ｔとの位置関係を予め記憶している。演算部５０は、この位置関係に基づいて、船首速度、船首加速度、船尾速度、船尾加速度を算出する。なお、以下では、一例として、船首９１側は、船首位置Ｐ９１を採用した場合、船尾９２側は、船尾位置Ｐ９３ｔを用いた場合を示すが、船首位置Ｐ９１に代えて、船首位置Ｐ９３ｈを用いる場合も、処理は同様である。さらには、離着岸舷の船首９１方向の延長線と、この延長線に直交し船首位置Ｐ９１を通る直線との交点位置を船首位置Ｐ９３ｈａとしてもよく、この場合も処理は同様である。
　（偏角）
　演算部５０は、船首方位と岸壁線方位とに基づいて、船舶９０と岸壁線との偏角を算出する。偏角は、船舶９０の船首９１と船尾９２を結ぶ方向（船首尾方向）に延びる軸と岸壁線との成す角である。
　（船首岸壁方向速度、船首岸壁方向加速度、船尾岸壁方向速度、船尾岸壁方向加速度）
　演算部５０は、船首速度、船首加速度、および、偏角に基づいて、船首岸壁方向速度、および、船首岸壁方向加速度を算出する。船首岸壁方向速度は、船首位置Ｐ９１から岸壁線（離着岸舷側の岸壁線）に向かって下ろす垂線の方向の速度（水平方向速度）である。言い換えれば、船首岸壁方向速度は、船首位置Ｐ９１から岸壁線上の船首位置Ｐ９１に最短距離の点に向かう速度である。船首岸壁方向加速度は、船首位置Ｐ９１から岸壁線に向かって下ろす垂線の方向の加速度（水平方向加速度）である。言い換えれば、船首岸壁方向加速度は、船首位置Ｐ９１から岸壁線上の船首位置Ｐ９１に最短距離の点に向かう加速度である。
　演算部５０は、船尾速度、船尾加速度、および、偏角に基づいて、船尾岸壁方向速度、および、船尾岸壁方向加速度を算出する。船尾岸壁方向速度は、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線（離着岸舷側の岸壁線）に向かって下ろす垂線の方向の速度（水平方向速度）である。言い換えれば、船尾岸壁方向速度は、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線上の船尾位置Ｐ９３ｔに最短距離の点に向かう速度である。船尾岸壁方向加速度は、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線に向かって下ろす垂線の方向の加速度（水平方向加速度）である。言い換えれば、船尾岸壁方向加速度は、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線上の船尾位置Ｐ９３ｔに最短距離の点に向かう加速度である。　なお、上述の例では、図３（Ａ）に示すように、演算部５０は、自船速度および自船加速度と、センサ位置、船首位置、船尾位置の関係とに基づいて、船首速度、船尾速度を算出し、船首速度、船尾速度と偏角とに基づいて、船首岸壁方向速度、船首岸壁加速度、船尾岸壁方向速度、および、船尾岸壁方向加速度を算出している。
　しかしながら、図３（Ｂ）に示すように、演算部５０は、自船速度および自船加速度と偏角とに基づいて、自船状態検出センサ３１の位置での岸壁方向速度および岸壁方向加速度を算出し、岸壁方向速度および岸壁方向加速度と、センサ位置、船首位置、船尾位置の関係とに基づいて、船首岸壁方向速度、船首岸壁加速度、船尾岸壁方向速度、および、船尾岸壁方向加速度を算出することもできる。
　（船首側岸壁距離、船尾側岸壁距離）
　演算部５０は、自船位置に基づいて船首位置Ｐ９１（位置座標）を算出し、船首位置Ｐ９１と岸壁線の位置座標とに基づいて、船首側岸壁距離を算出する。船首側岸壁距離は、船首位置Ｐ９１から岸壁線（離着岸舷側の岸壁線）に向かって下ろす垂線の足と船首位置Ｐ９１との距離である。言い換えれば、船首側岸壁距離は、岸壁線上の船首位置Ｐ９１に最短距離の点と船首位置Ｐ９１との距離である。
　演算部５０は、自船位置に基づいて船尾位置Ｐ９３ｔ（位置座標）を算出し、船尾位置Ｐ９３ｔと岸壁線の位置座標とに基づいて、船尾側岸壁距離を算出する。船尾側岸壁距離は、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線（離着岸舷側の岸壁線）に向かって下ろす垂線の足と船尾位置Ｐ９３ｔとの距離である。言い換えれば、船尾側岸壁距離は、岸壁線上の船尾位置Ｐ９３ｔに最短距離の点と船尾位置Ｐ９３ｔとの距離である。
　（船首到達予測時間、船首到達予測速度、船尾到達予測時間、船尾到達予測速度）
　演算部５０は、船首岸壁方向速度および船首岸壁方向加速度と、船首側岸壁距離とに基づいて、船首到達予測時間または船首到達予測速度を算出する。船首到達予測時間は、現時点から船首位置Ｐ９１が岸壁線に到達するまでの予測時間である。船首到達予測速度は、船首位置Ｐ９１が岸壁線に到達したときの速度である。船首到達予測速度は、岸壁線に直交する方向の速度である。
　演算部５０は、船尾岸壁方向速度および船尾岸壁方向加速度と、船尾側岸壁距離とに基づいて、船尾到達予測時間または船尾到達予測速度を算出する。船尾到達予測時間は、現時点から船尾位置Ｐ９３ｔが岸壁線に到達するまでの予測時間である。船尾到達予測速度は、船尾位置Ｐ９３ｔが岸壁線に到達したときの速度である。船尾到達予測速度は、岸壁線に直交する方向の速度である。
　（等時間間隔予測位置）
　演算部５０は、自船位置、船首岸壁方向速度、船首岸壁方向加速度、船尾岸壁方向速度、および、船尾岸壁方向加速度に基づいて、等時間間隔予測位置を算出する。等時間間隔予測位置は、当時間間隔で予測した離着岸舷の位置である。等時間間隔予測位置は、例えば、図３、図４に示すように離着岸舷を模擬した直線（線分）で表されるが、離着岸舷と船首形状または船尾形状とを模擬した２以上の直線や曲線を用いた図形であってもよい。
　（船首衝突予測、船尾衝突予測）
　演算部５０は、船首到達予測時間または船首到達予測速度に基づいて、船首衝突予測情報を生成する。船首衝突予測情報は、船首位置Ｐ９１が岸壁に所定速度以上で到達することを示す情報である。言い換えれば、岸壁への衝突は、岸壁への到達に含まれ、岸壁への到達の中でも、所定速度以上で岸壁に到達した場合を、衝突とする。
　演算部５０は、船尾到達予測時間または船尾到達予測速度に基づいて、船尾衝突予測情報を生成する。船尾衝突予測情報は、船尾位置Ｐ９３ｔが岸壁に所定速度以上で到達することを示す情報である。
　（到達時船首方位、到達時偏角）
　演算部５０は、船首到達予測時間、船尾到達予測時刻、船首岸壁方向速度、船首岸壁方向加速度、船尾岸壁方向速度、および、船尾岸壁方向加速度に基づいて、到達時船首方位を算出する。到達時船首方位は、船首位置Ｐ９１または船尾位置Ｐ９３ｔが岸壁（岸壁線）に到達したときの船首方位である。
　演算部５０は、到達時船首方位と岸壁線方位とに基づいて、到達時偏角を算出する。到達時偏角は、船首位置Ｐ９１または船尾位置Ｐ９３ｔが岸壁（岸壁線）に到達したときの船舶９０の船首尾方向に延びる軸と岸壁線との成す角である。
　なお、図３（Ｃ）に示すように、演算部５０は、船首方位、回頭角速度、および、到達予測時間に基づいて、到達船首方位（＝（船首方位）＋（回頭角速度）×（到達予測時間））を算出し、到達時船首方位と岸壁方位とに基づいて到達時偏角を算出することもできる。到達予測時間は、岸壁方向速度および岸壁方向加速度と岸壁距離とに基づいて算出される。岸壁距離は、自船位置と岸壁船とに基づいて算出される。
　演算部５０は、これら算出または生成した情報を画像合成部６０に出力する。この際、演算部５０は、例えば、船長や航海士等のオペレータが選択した画像に必要な情報を最低限出力すればよい。
　（画像合成部６０および表示器２０）
　画像合成部６０は、カメラ４１からの撮像データ（離着舷側で船首側の撮像データ）、カメラ４２からの撮像データ（離着舷側で船尾側の撮像データ）、演算部５０からの各種データに基づいて、航行支援用の表示画像データを生成する。画像合成部６０は、表示画像データを、予め設定した更新周期で生成し、表示器２０に出力する。
　表示器２０は、表示画像データを表示画面に表示する。表示器２０は、逐次更新されて入力される表示画像データを更新しながら表示画面に表示する。
　（表示画面の例）
　図４は、表示画面の一例を示す図である。図４に示すように、表示画面２００は、船首側映像ウィンドウ２１１、船尾側映像ウィンドウ２１２、鳥瞰図ウィンドウ２２、数値データ表示ウィンドウ２３、船速表示ウィンドウ２４、方位関係表示ウィンドウ２５、到達予測情報表示ウィンドウ２６、および、警告表示ウィンドウ２７を有する。
　船首側映像ウィンドウ２１１および船尾側映像ウィンドウ２１２は、表示画面２００の上段に、横方向に並んで配置される。この際、離着岸舷が右舷９３であれば、船首側映像ウィンドウ２１１は、左側に配置され、船尾側映像ウィンドウ２１２は、右側に配置されるとよい。これにより、船首側映像ウィンドウ２１１および船尾側映像ウィンドウ２１２の位置関係は、船舶９０の実際の船首９１と船尾９２との位置関係と一致する。したがって、航行支援装置１０は、実際の船舶９０（船橋９９）からの見え方にあった表示を、オペレータに提供できる。
　鳥瞰図ウィンドウ２２、数値データ表示ウィンドウ２３、船速表示ウィンドウ２４、方位関係表示ウィンドウ２５、到達予測情報表示ウィンドウ２６、および、警告表示ウィンドウ２７は、表示画面２００の下段に、適宜並んで配置される。この際、鳥瞰図ウィンドウ２２は、他のウィンドウよりも大きく表示されるとよい。鳥瞰図ウィンドウ２２は、詳細は後述するが、船舶９０の現在位置、予測航跡、および、過去航跡が表示される。したがって、鳥瞰図ウィンドウ２２を大きく表示することで、オペレータは、船舶９０の挙動を容易に且つより明確に把握しやすい。
　（船首側映像ウィンドウ、船尾側映像ウィンドウ）
　画像合成部６０は、絶対座標系、船体座標系、カメラ４１の映像の座標系、カメラ４２の映像の座標系の関係を予め記憶しており、それぞれの間の座標変換行列を記憶している。画像合成部６０は、船首側映像ウィンドウ２１１および船尾側映像ウィンドウ２１２の映像生成において座標変換が必要な場合、この座標変換を用いて算出を行う。
　図５（Ａ）は、船首側映像ウィンドウの一例を示し、図５（Ｂ）は、船尾側映像ウィンドウの一例を示す図である。
　図５（Ａ）に示すように、船首側映像ウィンドウ２１１には、カメラ４１の撮像データ（映像）が表示され、船舶映像Ｐｓｈ、海面映像Ｐｓｅａ、岸壁映像Ｐｑｗが表示される。また、船首側映像ウィンドウ２１１には、映像位置を示す簡略画像２１１９が表示される。簡略画像２１１９は、船舶９０を平面視した簡略図と、映像の位置を示すマークとからなり、離着岸舷の船首９１側の映像であることを表示している。
　船首側映像ウィンドウ２１１には、岸壁線２１１１、着岸基準点マークＭｎ、船首位置マークＭｈ、船橋位置マークＭｂ、船首側足位置マークＭｑｈ、着岸基準点垂線Ｌｎｌが表示される。
　岸壁線２１１１は、直線であり、上述の演算部５０で検出された岸壁線の座標に基づいて生成される。
　着岸基準点マークＭｎは、絶対座標系の着岸基準点（例えば、Ｎ旗の位置）に基づいて生成される。
　船首位置マークＭｈは、船首位置Ｐ９１の位置座標に基づいて生成される。
　船橋位置マークＭｂは、船橋９９の位置座標に基づいて生成される。より具体的には、船橋位置マークＭｂは、船橋９９における離着岸舷側の端部位置座標に基づいて生成される。
　船首側足位置マークＭｑｈは、船首位置Ｐ９１から岸壁線２１１１に下ろした垂線の足の位置座標に基づいて生成される。
　着岸基準点垂線Ｌｎｌは、着岸基準点から岸壁線２１１１に直交し、海側方向に延びる直線として生成される。
　船首側映像ウィンドウ２１１には、船首側岸壁距離２１１３が表示される。船首側岸壁距離２１１３は、演算部５０で算出した船首側岸壁距離に基づいており、数値で表示される。船首側岸壁距離２１１３は、船首側足位置マークＭｑｈの近傍に表示される。
　船首側映像ウィンドウ２１１には、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）が表示される。複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）は、離着岸舷を模擬した直線であり、演算部５０において等時間間隔で算出された複数の予測位置に基づいてそれぞれ生成される。なお、本実施形態では、五本の予測位置を生成、表示する態様を示したが、複数であれば、本数はこれに限らない。
　具体的に、予測位置２１１２（ｔ１）は、現時点から未来の時刻ｔ１での予測位置を示す直線であり、予測位置２１１２（ｔ２）は、時刻ｔ１の次の時刻ｔ２での予測位置を示す直線である。予測位置２１１２（ｔ３）は、時刻ｔ２の次の時刻ｔ３での予測位置を示す直線であり、予測位置２１１２（ｔ４）は、時刻ｔ３の次の時刻ｔ４での予測位置を示す直線であり、予測位置２１１２（ｔ５）は、時刻ｔ４の次の時刻ｔ５での予測位置を示す直線である。
　時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間差、時刻ｔ２と時刻ｔ３との時間差、時刻ｔ３と時刻ｔ４との時間差、および、時刻ｔ４と時刻ｔ５との時間差は、同じである。言い換えれば、複数の時刻ｔ１－ｔ５は、等時間間隔である。
　このような船首側映像ウィンドウ２１１が表示されることで、オペレータは、船舶９０の船首側の離着岸舷が岸壁へ着岸する過程での予測位置を、実際の映像に重畳して確認できる。
　図５（Ｂ）に示すように、船尾側映像ウィンドウ２１２には、カメラ４２の撮像データ（映像）が表示され、船舶映像Ｐｓｈ、海面映像Ｐｓｅａ、岸壁映像Ｐｑｗが表示される。また、船尾側映像ウィンドウ２１２には、映像位置を示す簡略画像２１２９が表示される。簡略画像２１２９は、船舶９０を平面視した簡略図と、映像の位置を示すマークとからなり、離着岸舷の船尾９２側の映像であることを表示している。
　船尾側映像ウィンドウ２１２には、岸壁線２１１１、船尾側足位置マークＭｑｔが表示される。なお、着岸基準点が船橋９９よりも船尾９２側にある場合、着岸基準点マークＭｎ、着岸基準点垂線Ｌｎｌは、船尾側映像ウィンドウ２１２に表示される。また、映像に船尾位置Ｐ９３ｔが含まれている場合、船尾側映像ウィンドウ２１２には、船首位置マークＭｈと同様の船尾位置マークが表示される。
　岸壁線２１１１は、直線であり、上述の演算部５０で検出された岸壁線の座標に基づいて生成される。
　船尾側足位置マークＭｑｔは、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線２１１１に下ろした垂線の足の位置座標に基づいて生成される。
　船尾側映像ウィンドウ２１２には、船尾側岸壁距離２１２３が表示される。船尾側岸壁距離２１２３は、演算部５０で算出した船尾側岸壁距離に基づいており、数値で表示される。船尾側岸壁距離２１２３は、船尾側足位置マークＭｑｔの近傍に表示される。
　船尾側映像ウィンドウ２１２には、船首側映像ウィンドウ２１１と同様に、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）が表示される。
　このような船尾側映像ウィンドウ２１２が表示されることで、オペレータは、船舶９０の船尾側の離着岸舷が岸壁へ着岸する過程での予測位置を、実際の映像に重畳して確認できる。
　また、船首側映像ウィンドウ２１１と船尾側映像ウィンドウ２１２が並べて表示されることで、オペレータは、船舶９０の船首側および船尾側の離着岸舷が岸壁へ着岸する過程での予測位置を、実際の映像に重畳して同時に確認できる。
　また、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）は、船首速度、船首加速度、船尾速度、および、船尾加速度に基づいて算出されている。したがって、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）は、速度のみでなく、加速度を考慮して算出される。これにより、航行支援装置１０は、着岸時のより高精度な位置を予測でき、航行支援情報としてオペレータに提供できる。
　さらに、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）は、船首岸壁方向速度、船首岸壁方向加速度、船尾岸壁方向速度、および、船尾岸壁方向加速度に基づいて算出されている。これにより、航行支援装置１０は、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）が岸壁に接近する状態を、より高精度に算出できる。したがって、航行支援装置１０は、着岸時の更なる高精度な位置を予測でき、航行支援情報としてオペレータに提供できる。
　さらに、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）は、等時間間隔に配置される。これにより、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）を示す線の間隔は、加速度（速度の変化）に応じて変わる。
　例えば、加速度が正であれば（加速していれば）、隣り合う予測位置（予測線）の間隔は広くなり、加速度が負であれば（減速していれば）、隣り合う予測位置（予測線）の間隔は狭くなる。すなわち、着岸時の加速減速による複数の予測位置の変化が明確に現れる。
　さらに、これら予測位置は、船首側では船首岸壁方向加速度の影響を受け、船尾側では船尾岸壁方向加速度の影響を受ける。したがって、隣り合う予測位置（予測線）の角度差も明確に現れる。
　これにより、航行支援装置１０は、着岸時の着岸舷が加速度の影響を受けてどのような挙動になるかを、オペレータに提供できる。
　また、船舶９０が大型船の場合、船橋９９から船舶９０と岸壁との間の領域までの距離が遠く、高さも異なる。したがって、船舶９０の着岸時の挙動を一望で容易に確認し難い。しかしながら、船首側映像ウィンドウ２１１と船尾側映像ウィンドウ２１２を用いることで、大型船であっても、航行支援装置１０は、着岸時の着岸舷がどのような挙動になるかを、オペレータに分かり易いように提供できる。
　なお、本実施形態では、船首側映像ウィンドウ２１１と船尾側映像ウィンドウ２１２とを同時に表示する態様を示した。しかしながら、船首側映像ウィンドウ２１１と船尾側映像ウィンドウ２１２とは、いずれか一方が選択的に表示されてもよい。
　（鳥瞰図ウィンドウ）
　図６は、鳥瞰図ウィンドウの一例を示す図である。
　図６に示すように、鳥瞰図ウィンドウ２２は、船舶９０の着岸状態を鳥瞰（平面視）した状態をマーク等の画像で表したものである。鳥瞰図ウィンドウ２２には、岸壁線２１１１、着岸基準点マークＭｎ、船首位置マークＭｈ、船橋位置マークＭｂ、船尾位置マークＭｔ、船首側足位置マークＭｑｈ、船尾側足位置マークＭｑｔ、着岸基準点垂線Ｌｎｌが表示される。
　岸壁線２１１１は、船首側映像ウィンドウ２１１および船尾側映像ウィンドウ２１２と同様に直線であり、鳥瞰図ウィンドウ２２の縦に延びる形状であり、鳥瞰図ウィンドウ２２の右端付近に配置される。なお、岸壁線２１１１は、船舶９０の着岸舷が右舷９３の場合、右端に配置され、船舶９０の着岸舷が左舷９４の場合、左端に配置されるとよい。
　着岸基準点マークＭｎ、船首位置マークＭｈ、船橋位置マークＭｂ、船首側足位置マークＭｑｈは、船首側映像ウィンドウ２１１および船尾側映像ウィンドウ２１２のそれらと同様である。
　船尾位置マークＭｔは、着岸舷側の船尾位置Ｐ９３ｔの位置座標に基づいて生成される。
　船首側足位置マークＭｑｈは、船尾位置Ｐ９３ｔから岸壁線２１１１に下ろした垂線の足の位置座標に基づいて生成される。
　鳥瞰図ウィンドウ２２には、船首側岸壁距離２１１３、および、船尾側岸壁距離２１２３が表示される。船首側岸壁距離２１１３は、演算部５０で算出した船首側岸壁距離に基づいており、数値で表示される。船尾側岸壁距離２１２３は、演算部５０で算出した船尾側岸壁距離に基づいており、数値で表示される。
　鳥瞰図ウィンドウ２２には、船橋岸壁基準点距離２１２４が表示される。船橋岸壁基準点距離２１２４は、岸壁線２１１１に平行な方向の船橋位置と岸壁基準点（着岸基準点マークＭｎの位置）との距離であり、数値で表示される。
　鳥瞰図ウィンドウ２２には、現在状態マーク２２０、複数の予測航跡マーク２２１２（ｔ１）－２２１２（ｔ４）、複数の過去航跡マーク２２０ｔｐが表示される。
　現在状態マーク２２０は、船舶９０を鳥瞰した形を簡略化したマークであり、船首位置マークＭｈ、船橋位置マークＭｂ、船尾位置マークＭｔは、現在状態マーク２２０上に配置される。現在状態マーク２２０は、自船位置（船首位置、船尾位置）、船首方位に基づいて表示される。
　複数の予測航跡マーク２２１２（ｔ１）－２２１２（ｔ４）は、着岸舷と船首および船尾の一部を簡略化したマークである。なお、複数の予測航跡マーク２２１２（ｔ１）－２２１２（ｔ４）は、着岸舷を簡略的に表す直線を少なくとも備えていればよい。
　複数の予測航跡マーク２２１２（ｔ１）－２２１２（ｔ４）は、複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）と同様に、演算部５０において等時間間隔で算出された複数の予測位置に基づいてそれぞれ生成される。
　複数の過去航跡マーク２２０ｔｐは、過去の自船位置（船首位置、船尾位置）、船首方位に基づいて表示される。
　複数の予測航跡マーク２２１２（ｔ１）－２２１２（ｔ４）が複数の予測位置２１１２（ｔ１）－２１１２（ｔ５）と同様の方法で生成され、表示されることで、航行支援装置１０は、鳥瞰図ウィンドウ２２を用いても、着岸時の着岸舷がどのような挙動になるかを高精度に提供し、且つ、オペレータに分かり易いように提供できる。
　（数値データ表示ウィンドウ）
　図７は、数値データ表示ウィンドウの一例を示す図である。
　数値データ表示ウィンドウ２３は、船首側岸壁距離表示ウィンドウ２３１、船橋岸壁基準点間距離表示ウィンドウ２３２、船尾側岸壁距離表示ウィンドウ２３３、および、偏角表示ウィンドウ２３４を備える。
　船首側岸壁距離表示ウィンドウ２３１には、船首側岸壁距離２３１１が数値で表示される。
　船橋岸壁基準点間距離表示ウィンドウ２３２には、船橋岸壁基準点間距離２３２１が数値と、船舶９０と着岸基準点垂線Ｌｎｌとの位置関係を示すマーク２３２２とが表示される。
　船尾側岸壁距離表示ウィンドウ２３３には、船尾側岸壁距離２３３１が数値で表示される。
　偏角表示ウィンドウ２３４には、岸壁線２１１１に対する船舶９０の偏角２３４１が数値で表示され、岸壁線２１１１と船首方位との関係２３４２がマークで表示される。
　これらの表示により、航行支援装置１０は、船舶９０の着岸状態を数値でオペレータに提供できるとともに、マークを用いて補助的に船舶と岸壁との関係をオペレータに提供できる。
　（船速表示ウィンドウ）
　図８は、船速表示ウィンドウの一例を示す図である。
　船速表示ウィンドウ２４には、船首模式マーク２４９１、船尾模式マーク２４９２が表示される。船首模式マーク２４９１と船尾模式マーク２４９２とは、船速表示ウィンドウ２４の縦方向に並んで配置される。
　船速表示ウィンドウ２４には、船首岸壁方向速度２４１が数値で表示され、船尾岸壁方向速度２４２が数値で表示され、船首尾方向速度２４３が数値で表示され、船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０、船首尾方向速度の方向マーク２４３０が表示される。
　船首岸壁方向速度２４１、船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０は、船首模式マーク２４９１の近傍に配置される。船尾岸壁方向速度２４２、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０は、船尾模式マーク２４９２の近傍に配置される。船首尾方向速度２４３、船首尾方向速度の方向マーク２４３０は、船速表示ウィンドウ２４の縦方向における船首模式マーク２４９１と船尾模式マーク２４９２との間に配置される。
　船首岸壁方向速度２４１の数値、船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０は、演算部５０で算出された船首岸壁方向速度に基づいて表示される。船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０は、船首位置Ｐ９１の移動する方向を指す矢印マークによって表示される。
　船尾岸壁方向速度２４２の数値、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０は、演算部５０で算出された船尾岸壁方向速度に基づいて表示される。船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０は、船尾位置Ｐ９３ｔの移動する方向を指す矢印マークによって表示される。
　船首尾方向速度２４３の数値、船首尾方向速度の方向マーク２４３０は、演算部５０によって、自船速度と船首方位に基づいて算出されており、この算出結果に基づいて表示される。船首尾方向速度の方向マーク２４３０は、船首尾方向における船舶９０の移動する方向を指す矢印マークによって表示される。
　このような表示を行うことで、航行支援装置１０は、船首９１の着岸の挙動と船尾９２の着岸の挙動とを数値と矢印マークによって、オペレータに分かり易いように提供できる。
　（方位関係表示ウィンドウ）
　方位関係表示ウィンドウ２５は、方位表示ウィンドウ２５１、および、回頭角速度表示ウィンドウ２５２を備える。方位表示ウィンドウ２５１には、自船方位が数値で表示される。回頭角速度表示ウィンドウ２５２には、回頭角速度が数値で表示される。
　（到達予測情報表示ウィンドウ）
　図９は、到達予測情報表示ウィンドウの一例を示す図である。
　到達予測情報表示ウィンドウ２６には、船首模式マーク２６９１、船尾模式マーク２６９２が表示される。船首模式マーク２６９１と船尾模式マーク２６９２とは、到達予測情報表示ウィンドウ２６の縦方向に並んで配置される。船首模式マーク２６９１と船尾模式マーク２６９２とは、船舶９０における着岸舷側の半分の形状で表示される。
　到達予測情報表示ウィンドウ２６には、船首到達時速度２６１が数値で表示され、船尾到達時速度２６２が数値で表示され、到達時偏角２６３が数値で表示され、船首到達方向２６１０が矢印で表示され、船尾到達方向２６２０が矢印で表示され、到達時の偏角を概略的に表すマーク２６３０が表示される。
　船首到達時速度２６１、船首到達方向２６１０は、船首模式マーク２６９１の近傍に配置される。船尾到達時速度２６２、船尾到達方向２６２０は、船尾模式マーク２６９２の近傍に配置される。到達時偏角２６３、到達時の偏角を概略的に表すマーク２６３０は、到達予測情報表示ウィンドウ２６の縦方向における船首模式マーク２６９１と船尾模式マーク２６９２との間に配置される。
　船首到達時速度２６１の数値、船首到達方向２６１０の矢印は、演算部５０で算出された、船首到達時予測速度、および、船首衝突予測情報に基づいて表示される。船尾到達時速度２６２の数値、船尾到達方向２６２０の矢印は、演算部５０で算出された、船尾到達時予測速度、および、船尾衝突予測情報に基づいて表示される。
　船首到達時速度２６１の数値および船尾到達時速度２６２の数値は、船首位置Ｐ９１と船尾位置Ｐ９３ｔとのうち先に岸壁到達した方の到達時予測速度が表示され、この時点で岸壁に到達していない方は、例えば図９のように「接触なし（到達なし）」と表示される。また、船首到達方向２６１０の矢印および船尾到達方向２６２０の矢印は、到達する方向に基づいて表示される。この時点で岸壁に到達していない方の船首または船尾は、例えば単純な直線してもよい。
　到達時偏角２６３の数値、到達時の偏角を概略的に表すマーク２６３０は、演算部５０で算出された、到達時偏角に基づいて表示される。この際、マーク２６３０は、偏角の方向に基づいて表示される。
　このような表示を行うことで、航行支援装置１０は、船舶９０が着岸するときの予測速度、予測偏角を、数値と各種マークによって、オペレータに分かり易いように提供できる。
　（警告表示ウィンドウ）
　警告表示ウィンドウ２７は、システムアラート等を表示する。
　以上のような表示を行うことで、航行支援装置１０は、船舶９０の着岸時に航行支援（操船支援）できる情報を、一画面上に総括して、オペレータに分かり易いように提供できる。
　特に、航行支援装置１０は、船舶９０の予測航跡を、船首側の岸壁方向速度および岸壁方向加速度と、船尾側の岸壁方向速度および岸壁方向加速度を用いて算出し表示する。これにより、航行支援装置１０は、船舶９０の実際の挙動を高精度に反映した予測航跡を、オペレータに提供できる。さらに、予測航跡が等時間間隔で表示されるので、航行支援装置１０は、加速度を考慮した船舶９０の実際の挙動を、オペレータに分かり易いように提供できる。
　さらに、大型船舶の場合、急な船速の加速、減速の制御は難しく、船首と船尾で異なる制御を必要とする。そして大型船舶では岸壁への到達速度、到達姿勢によっては、船舶の重さによる慣性力等によって船体に大幅なダメージを与えてしまうことがある。しかしながら、航行支援装置１０は、船首船尾の加速度も考慮した予測航跡が高精度に提示でき、高精度な速度制御および姿勢制御の支援を実現でき、安全な着岸を支援できる。
　（表示ウィンドウの別態様）
　なお、航行支援装置１０は、上述の各種表示ウィンドウとは別に次に示す表示ウィンドウを表示することもできる。
　（岸壁到達予測表示ウィンドウ）
　図１０は、岸壁到達予測表示ウィンドウの一例を示す図である。
　岸壁到達予測表示ウィンドウ２８には、船首模式マーク２８９１、船尾模式マーク２８９２が表示される。船首模式マーク２８９１と船尾模式マーク２８９２とは、岸壁到達予測表示ウィンドウ２８の縦方向に並んで配置される。
　岸壁到達予測表示ウィンドウ２８には、船首岸壁到達時間２８１１が数値で表示され、船首岸壁到達時の船首岸壁方向速度２８１２が数値で表示され、船尾岸壁到達時間２８２１が数値で表示され、船尾岸壁到達時の船尾岸壁方向速度２８２２が数値で表示される。岸壁到達予測表示ウィンドウ２８には、岸壁到達時の予測偏角２８３が数値で表示され、岸壁到達時の予測偏角を概略的に表すマーク２８３０が表示される。
　船首岸壁到達時間２８１１、船首岸壁方向速度２８１２は、船首模式マーク２８９１の近傍に配置される。船尾岸壁到達時間２８２１、船尾岸壁方向速度２８２２は、船尾模式マーク２８９２の近傍に配置される。岸壁到達時の予測偏角２８３、岸壁到達時の予測偏角を概略的に表すマーク２８３０は、岸壁到達予測表示ウィンドウ２８の縦方向における船首模式マーク２８９１と船尾模式マーク２８９２との間に配置される。
　船首岸壁到達時間２８１１、船首岸壁方向速度２８１２は、演算部５０で算出された、船首到達予測時間、および、船首到達時予測速度に基づいて表示される。船尾岸壁到達時間２８２１、船尾岸壁方向速度２８２２は、演算部５０で算出された、船尾到達予測時間、および、船尾到達時予測速度に基づいて表示される。岸壁到達時の予測偏角２８３、岸壁到達時の予測偏角を概略的に表すマーク２８３０は、演算部５０で算出された到達時偏角に基づいて表示される。
　このような表示を行うことで、航行支援装置１０は、船舶９０が着岸するときの予測到達時間、予測到達速度、予測偏角を、数値と各種マークによって、オペレータに分かり易いように提供できる。
　（船首側映像ウィンドウの別態様）
　図１１は、船首側映像ウィンドウの別の一例を示す図である。図１１に示すように、船首側映像ウィンドウ２１１Ａは、複数の予測位置２１１２Ａ（ｔ１）、２１１２Ａ（ｔ２）、２１１２Ａ（ｔ３）、２１１２Ａ（ｔ４）において、船首側映像ウィンドウ２１１と異なる。船首側映像ウィンドウ２１１Ａの他の構成は、船首側映像ウィンドウ２１１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　複数の予測位置２１１２Ａ（ｔ１）－２１１２Ａ（ｔ４）の表示態様は、岸壁への衝突危険度に応じて変化する。表示態様の変化は、例えば、表示色の変化、表示輝度の変化、点滅、表示線の種類等である。例えば、表示色の場合、危険度が低ければ青色系統、危険度が高ければ赤色系統に変化する。
　具体的には、表示態様設定部（演算部５０または画像合成部６０）は、予測位置と岸壁との距離に応じて上限の岸壁方向速度（上限速度）を設定している。演算部５０または画像合成部６０は、この上限速度よりも速度が高い場合と低い場合とで、各予測位置の表示態様を異ならせる。
　一例として、予測位置と岸壁との距離が２００ｍから１００ｍであれば、上限速度は１ｋｎに設定され、１００ｍから６０ｍであれば、上限速度は３０ｃｍ／ｓｅｃに設定され、６０ｍから３０ｍであれば、上限速度は１５ｃｍ／ｓｅｃに設定され、３０ｍ未満であれば、上限速度は１０ｃｍ／ｓｅｃに設定される。なお、これは一例であり、例えば、船舶９０の状態（形状、重さ）、潮流、風向風速等に応じて適宜設定される。
　または、演算部５０または画像合成部６０は、距離毎に複数の危険度を設定し、複数の危険度毎に予測位置の表示態様を変化させてもよい。この場合、例えば、表示色を用いれば、危険度が高くなるほど赤色系統になり、危険度が低くなるほど青色系統にすればよい。
　例えば、図１１の例の場合、複数の予測位置２１１２Ａ（ｔ１）、２１１２Ａ（ｔ２）では危険度が低く、予測位置２１１２Ａ（ｔ３）では危険度が高くなり、予測位置２１１２Ａ（ｔ４）では危険度がさらに高くなっている。このため、演算部５０または画像合成部６０は、予測位置２１１２Ａ（ｔ１）、２１１２Ａ（ｔ２）と、予測位置２１１２Ａ（ｔ３）と、予測位置２１１２Ａ（ｔ４）とで表示態様を異ならせる。
　なお、ここでは、船首側映像ウィンドウを例に示したが、船尾側映像ウィンドウも同様にできる。
　このような構成によって、航行支援装置１０は、着岸速度の速さや岸壁への衝突危険度を視覚的に分かり易く提供できる。一方で、航行支援装置１０は、着岸速度が遅すぎることも視覚的に分かり易く提供できる。
　（鳥瞰図ウィンドウの別態様）
　図１２は、鳥瞰図ウィンドウの別の一例を示す図である。図１２に示すように、鳥瞰図ウィンドウ２２Ａは、複数の予測位置２２１２Ａ（ｔ１）、２２１２Ａ（ｔ２）、２２１２Ａ（ｔ３）、２２１２Ａ（ｔ４）において、鳥瞰図ウィンドウ２２と異なる。鳥瞰図ウィンドウ２２Ａの他の構成は、鳥瞰図ウィンドウ２２と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　複数の予測位置２２１２Ａ（ｔ１）－２２１２Ａ（ｔ４）の表示態様は、岸壁への衝突危険度に応じて変化する。表示態様の変化は、例えば、表示色の変化、表示輝度の変化、点滅、表示線の種類等である。例えば、表示色の場合、危険度が低ければ青色系統、危険度が高ければ赤色系統に変化する。
　具体的には、演算部５０または画像合成部６０は、予測位置と岸壁との距離に応じて船首または船尾のいずれかが岸壁の所定速度以上で衝突する可能性の高さに基づいて危険度を設定する。演算部５０または画像合成部６０は、この危険度に基づいて、各予測位置の表示態様を異ならせる。
　例えば、図１２の例の場合、複数の予測位置２２１２Ａ（ｔ１）、２２１２Ａ（ｔ２）では危険度が低く、予測位置２２１２Ａ（ｔ３）では危険度が高くなり、予測位置２２１２Ａ（ｔ４）では危険度がさらに高くなっている。このため、演算部５０または画像合成部６０は、予測位置２２１２Ａ（ｔ１）、２２１２Ａ（ｔ２）と、予測位置２２１２Ａ（ｔ３）と、予測位置２２１２Ａ（ｔ４）とで表示態様を異ならせる。
　このような構成によって、航行支援装置１０は、着岸速度の速さや岸壁への衝突危険度を視覚的に分かり易く提供できる。一方で、航行支援装置１０は、図１２に示すように、回頭しながら着岸する際に、回頭角度が足らないこと等も視覚的に分かり易く提供できる。
　（船速表示ウィンドウの別態様）
　図１３は、船速表示ウィンドウの別の一例を示す図である。図１３に示すように、船速表示ウィンドウ２４Ａは、上述の船速表示ウィンドウ２４に対して、船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０Ａ、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０Ａ、船首尾方向速度の方向マーク２４３０Ａにおいて異なる。船速表示ウィンドウ２４Ａの他の構成は、船速表示ウィンドウ２４と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０Ａ、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０Ａ、船首尾方向速度の方向マーク２４３０Ａは、予測位置の範囲毎に危険度に応じて表示態様を変化させている。
　船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０Ａ、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０Ａ、船首尾方向速度の方向マーク２４３０Ａは、矢印の先と矢印の根元との間を複数の区間に分割しており、矢印の根元に近づくほど現時点に近く、矢印の先に近づくほど予測時間が先になるように設定されている。
　そして、船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０Ａ、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０Ａ、船首尾方向速度の方向マーク２４３０Ａは、区間毎に、船首側映像ウィンドウ、船尾側映像ウィンドウ、鳥瞰図ウィンドウの複数の予測位置と同様に、危険度に応じて表示態様を変化させている。
　これにより、航行支援装置１０は、船首岸壁方向速度の方向マーク２４１０Ａ、船尾岸壁方向速度の方向マーク２４２０Ａを用いて、船首や船尾の岸壁への衝突危険度を視覚的に提供できる。さらに、航行支援装置１０は、船首尾方向速度の方向マーク２４３０Ａを用いることで、船橋９９を着岸基準点に寄せられているか否かを視覚的に提供できる。
　なお、上述の説明では、複数の予測位置を等時間間隔で生成、表示する態様を示した。しかしながら、岸壁までの距離に応じて、時間間隔を変化させることも可能である。例えば、岸壁までの距離が短くなるほど、時間間隔を短くする。これにより、航行支援装置１０は、着岸までの距離が短くなるほど、より詳細な予測位置を提供できる。
　さらに、例えば、岸壁までの距離（岸壁に直交する方向の距離）に応じて複数の区間を設定し、区間毎に時間間隔を変化させ、区間内での時間間隔は一定にする。これにより、航行支援装置１０は、着岸までの距離が短い区間ほど、より詳細な予測位置を提供でき、且つ、各区間内において加速度の影響を分かり易く表示できる。
　（航行支援方法）
　航行支援装置１０は、概略的に次の方法によって航行支援情報を生成する。図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、本実施形態に係る航行支援方法における予測位置の表示方法の一例を示すフローチャートである。なお、各処理の具体的な内容は、上述または後述するため、ここでの説明は適宜省略している。
　第１例
　図１４（Ａ）に示すように、航行支援装置１０は、自船状態検出センサ３１によって、船舶９０の運動状態データを検出する（Ｓ１１）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、運動状態データにおける自船位置、自船速度、自船加速度に基づいて、予測位置を算出する（Ｓ１２）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、運動状態データにおける船首方位、回頭角速度に基づいて、予測姿勢を算出する（Ｓ１３）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、予測位置と予測姿勢とに基づいて、予測航跡を算出し、表示する（Ｓ１４）。予測航跡は、船舶９０の着岸舷を模式した線等の図形で表される。
　なお、予測航跡は、少なくとも予測位置を含んでいればよい。すなわち、例えば、船舶９０が回頭していない場合、予測位置のみでも高精度な予測航跡を算出できる。
　第２例
　図１４（Ｂ）に示すように、航行支援装置１０は、自船状態検出センサ３１によって、船舶９０の運動状態データを検出する（Ｓ１１）。航行支援装置１０は、岸壁検出センサ３２によって、岸壁検出データを生成する（Ｓ１５）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、運動状態データの船首方位と、岸壁検出データの岸壁線の座標または方位とを用いて、船舶９０と岸壁線との偏角を算出する（Ｓ１６）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、船舶９０の岸壁方向速度および岸壁方向加速度を算出する（Ｓ１７）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、岸壁方向速度および岸壁方向加速度に基づいて、着岸時の船舶９０の予測航跡を算出する（Ｓ１８）。予測航跡は、船舶９０の着岸舷を模式した線等の図形で表される。
　航行支援装置１０は、画像合成部６０によって表示器２０に予測航跡を表示する（Ｓ１６）。
　航行支援装置１０は、上述の処理を繰り返しながら、予測位置を更新し、表示器２０に表示する。
　（演算部の具体的な構成および処理）
　上述の各種の表示を実現するため、演算部５０は、例えば、次に示す構成を備える。図１５、図１６、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）、図１８、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る航行支援装置の演算部の機能ブロック図である。図２０は、岸壁方向速度、岸壁方向距離の定義、算出概念を説明するための図である。図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）は、偏角の定義、岸壁方向速度の算出概念を説明するための図である。なお、以下では、船首位置Ｐ９１を例に説明するが、船首位置Ｐ９３ｈ（離着岸する右舷９３の船首９１側の端）を用いる場合も同様の構成および処理で実現できる。
　（偏角、岸壁方向速度、岸壁方向加速度算出系）
　図１５に示すように、演算部５０は、船首速度算出部５１１、船尾速度算出部５１２、船首加速度算出部５１３、船尾加速度算出部５１４、船首岸壁方向速度算出部５１５、船首岸壁方向加速度算出部５１６、船尾岸壁方向速度算出部５１７、船尾岸壁方向加速度算出部５１８、岸壁情報検出部５２１、および、偏角算出部５２２を備える。
　船首速度算出部５１１は、自船速度から船首位置Ｐ９１での船首速度ｖ９１を船体座標系で算出する。例えば、自船状態検出センサ３１の速度センサが船首位置Ｐ９１と異なる箇所、例えば船橋９９等にあれば、速度センサが検出した自船速度と回頭角速度等を用いて、船首位置Ｐ９１での船首速度ｖ９１を算出する。一方、船首位置Ｐ９１に速度センサが設置されていれば、このセンサの計測値を船首速度ｖ９１とする。
　船尾速度算出部５１２は、自船速度から船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾速度ｖ９３を船体座標系で算出する。例えば、速度センサが船尾位置Ｐ９３ｔと異なる箇所、例えば船橋９９等にあれば、速度センサが検出した自船速度と回頭角速度等を用いて、船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾速度ｖ９３を算出する。一方、船尾位置Ｐ９３ｔに速度センサが設置されていれば、このセンサの計測値を船尾速度ｖ９３とする。
　船首加速度算出部５１３は、自船加速度から船首位置Ｐ９１での船首加速度ａ９１を船体座標系で算出する。例えば、自船状態検出センサ３１の加速度センサが船首位置Ｐ９１と異なる箇所、例えば船橋９９等にあれば、加速度センサが検出した自船加速度と回頭角速度等を用いて、船首位置Ｐ９１での船首加速度ａ９１を算出する。一方、船首位置Ｐ９１に加速度センサが設置されていれば、このセンサの計測値を船首加速度ａ９１とする。
　船尾加速度算出部５１４は、自船加速度から船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾加速度ａ９３を船体座標系で算出する。例えば、自船状態検出センサ３１の加速度センサが船尾位置Ｐ９３ｔと異なる箇所、例えば船橋９９等にあれば、加速度センサが検出した自船加速度と回頭角速度等を用いて、船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾加速度ａ９３を算出する。一方、船尾位置Ｐ９３ｔに加速度センサが設置されていれば、このセンサの計測値を船尾加速度ａ９３とする。
　岸壁情報検出部５２１は、岸壁検出データから岸壁線を検出する。具体的に、例えば、岸壁情報検出部５２１は、検出した複数の特徴点から、少なくとも１本の直線を検出し、最尤法等を用いて最も岸壁線らしい直線を、岸壁線２１１１として検出する。岸壁線２１１１は、岸壁検出センサ３２の撮像データの座標系（撮像座標系）で、岸壁線２１１１の座標および方位を検出する。岸壁線方位とは、岸壁線の延びる方向を示す方位である。
　偏角算出部５２２は、岸壁線方位と船首方位ψとを用いて、船首方位ψと岸壁線２１１１との成す角である偏角θを算出する。この際、岸壁線方位と船首方位ψとは座標系が異なるので、偏角算出部５２２は、これらの座標系を一致させる座標変換を行って、偏角θを算出する。
　船首岸壁方向速度算出部５１５は、船首速度ｖ９１と偏角θとに基づいて、船首岸壁方向速度ｖｈ１を算出する。より具体的には、図２１（Ｂ）に示すように、船首岸壁方向速度算出部５１５は、船首速度ｖ９１と船首方位ψとを用いて、船首方向船首速度ｖｓ９１と右左舷方向船首速度ｖｂ９１とを算出する。
　船首岸壁方向速度算出部５１５は、船首方向船首速度ｖｓ９１と偏角θとから、船首方向船首速度ｖｓ９１の岸壁方向成分を算出し、右左舷方向船首速度ｖｂ９１と偏角θとから、右左舷方向船首速度ｖｂ９１の岸壁方向成分を算出する。船首岸壁方向速度算出部５１５は、船首方向船首速度ｖｓ９１の岸壁方向成分と右左舷方向船首速度ｖｂ９１の岸壁方向成分とを合成（ベクトル加算）することで、船首岸壁方向速度ｖｈ１を算出する。
　船首岸壁方向加速度算出部５１６は、船首加速度ａ９１と偏角θとに基づいて、船首岸壁方向加速度ａｈ１を算出する。船首岸壁方向加速度ａｈ１の算出方法は、船首岸壁方向速度ｖｈ１と同様である。なお、船首岸壁方向加速度ａｈ１は、複数時間の船首岸壁方向速度ｖｈ１の微分値で算出することも可能である。
　船尾岸壁方向速度算出部５１７は、船尾速度ｖ９３と偏角θとに基づいて、船尾岸壁方向速度ｖｔを算出する。船尾岸壁方向速度ｖｔの算出方法は、船首岸壁方向速度ｖｈ１と同様である。
　船尾岸壁方向加速度算出部５１８は、船尾加速度ａ９３と偏角θとに基づいて、船尾岸壁方向加速度ａｔを算出する。船尾岸壁方向加速度ａｔの算出方法は、船首岸壁方向速度ｖｈ１と同様である。なお、船尾岸壁方向加速度ａｔは、複数時間の船尾岸壁方向速度ｖｔの微分値で算出することも可能である。
　このような構成によって、航行支援装置１０は、岸壁方向の速度および加速度を高精度に算出できる。さらに、航行支援装置１０は、岸壁方向の速度および加速度を、船首位置と船尾位置とで別々に算出できる。これにより、航行支援装置１０は、上述および後述する各種の予測位置、予測速度、予測時間、予測方位、予測偏角を高精度に算出できる。
　（岸壁距離、到達予測算出系）
　図１６に示すように、演算部５０は、岸壁情報検出部５２１、船首位置算出部５３１、船尾位置算出部５３２、船首側岸壁距離算出部５４１、船尾側岸壁距離算出部５４２、船首到達予測時間算出部５５１、船首到達予測速度算出部５５２、船尾到達予測時間算出部５５３、および、船尾到達予測速度算出部５５４を備える。なお、本実施形態に置いて、岸壁への到達とは、船首位置Ｐ９１または船尾位置Ｐ９３ｔの少なくとも一方が、岸壁に到達した状態を示す。
　船首位置算出部５３１は、自船位置から絶対座標系での船首位置Ｐ９１を算出する。具体的には、船首位置算出部５３１は、自船位置を測位する測位センサの設置座標と船首位置Ｐ９１の位置座標との座標関係式を予め記憶している。船首位置算出部５３１は、測位センサで測位した絶対座標系の位置座標と、この座標関係式とを用いて、船首位置Ｐ９１の位置座標を算出する。
　船尾位置算出部５３２は、自船位置から絶対座標系での船尾位置Ｐ９３ｔを算出する。船尾位置Ｐ９３ｔの算出方法は、船首位置Ｐ９１と同様である。
　船首側岸壁距離算出部５４１は、船首位置Ｐ９１と岸壁線２１１１とに基づいて、船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１を算出する。具体的には、船首側岸壁距離算出部５４１は、映像座標系と絶対座標系との座標変換行列を予め記憶している。船首側岸壁距離算出部５４１は、この座標変換行列を用いて岸壁線２１１１を映像座標系から絶対座標系に変換する。船首側岸壁距離算出部５４１は、点と線分の距離の公式等を用いて、絶対座標系において船首位置Ｐ９１から岸壁線２１１１への垂線の長さ（船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１）を算出する。また、船首側岸壁距離算出部５４１は、垂線と岸壁線２１１１との交点を求めることで、垂線の足Ｐ２１ｈ１の座標を算出する。
　船尾側岸壁距離算出部５４２は、船尾位置Ｐ９３ｔと岸壁線２１１１とに基づいて、船尾側岸壁距離ＤＩＳｔ、垂線の足Ｐ２１ｔを算出する。船尾側岸壁距離ＤＩＳｔ、垂線の足Ｐ２１ｔの算出方法は、船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１と同様である。
　船首到達予測時間算出部５５１は、船首岸壁方向速度ｖｈ１、船首岸壁方向加速度ａｈ１、および、船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１に基づいて、船首到達予測時間ｔａｐｈを算出する。船首到達予測時間算出部５５１は、一般的な、速度、加速度、距離、時間の関係式を用いて、船首到達予測時間ｔａｐｈを算出する。
　船首到達予測速度算出部５５２は、船首岸壁方向速度ｖｈ１、船首岸壁方向加速度ａｈ１、および、船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１に基づいて、船首到達予測速度ｖａｐｈを算出する。船首到達予測速度算出部５５２は、一般的な、速度、加速度、距離、時間の関係式を用いて、船首到達予測速度ｖａｐｈを算出する。
　船尾到達予測時間算出部５５３は、船尾岸壁方向速度ｖｔ、船尾岸壁方向加速度ａｔ、および、船尾側岸壁距離ＤＩＳｔに基づいて、船尾到達予測時間ｔａｐｔを算出する。船尾到達予測時間算出部５５３は、一般的な、速度、加速度、距離、時間の関係式を用いて、船尾到達予測時間ｔａｐｔを算出する。
　船尾到達予測速度算出部５５４は、船尾岸壁方向速度ｖｔ、船尾岸壁方向加速度ａｔ、および、船尾側岸壁距離ＤＩＳｔに基づいて、船尾到達予測速度ｖａｐｔを算出する。船尾到達予測速度算出部５５４は、一般的な、速度、加速度、距離、時間の関係式を用いて、船尾到達予測速度ｖａｐｔを算出する。
　このような構成によって、航行支援装置１０は、岸壁への到達時の予測速度、予測時間を高精度に算出できる。これにより、航行支援装置１０は、岸壁への到達時の船舶９０の状態を高精度に予測でき、着岸時に有効な情報を高精度に提供できる。
　（予測航跡算出系）
　第１例
　図１７（Ａ）に示すように、演算部５０は、予測航跡算出部５６を備える。予測航跡算出部５６には、自船位置、自船速度、自船加速度、船首方位、および、回頭角速度が入力される。
　予測航跡算出部５６は、自船位置、自船速度、自船加速度、予測時間（現時点からの経過時間）に基づいて、予測時間での船舶９０の予測位置を算出する。予測航跡算出部５６は、船首方位、および、回頭角速度に基づいて、予測時間での船舶９０の予測姿勢（予測船首方位）を算出する。この際、予測航跡算出部５６は、過去（現時点の直前が好ましい）の複数時間の回頭角速度から回頭角加速度を算出し、船首方位、回頭角速度、および、回頭角加速度に基づいて、予測姿勢（予測船首方位）を算出することもできる。
　予測航跡算出部５６は、予測位置、および、予測姿勢に基づいて、予測時間の予測航跡（船舶９０の少なくとも離着岸舷を模擬する図形）を算出する。
　第２例
　図１７（Ｂ）に示すように、演算部５０は、船首位置算出部５３１、船尾位置算出部５３２、および、予測航跡算出部５６を備える。
　予測航跡算出部５６は、現時点での船首位置Ｐ９１、船首岸壁方向速度ｖｈ、および、船首岸壁方向加速度ａｈに基づいて、複数時刻での船首位置Ｐ９１の予測位置を算出する。具体的には、予測航跡算出部５６は、一般的な、速度、加速度、距離、時間の関係式を用いて、サンプリング時間毎の船首位置Ｐ９１を算出する。
　予測航跡算出部５６は、現時点での船尾位置Ｐ９３ｔ、船尾岸壁方向速度ｖｔ、および、船尾岸壁方向加速度ａｔに基づいて、複数時刻での船尾位置Ｐ９３ｔの予測位置を算出する。具体的には、予測航跡算出部５６は、一般的な、速度、加速度、距離、時間の関係式を用いて、サンプリング時間毎の船尾位置Ｐ９３ｔを算出する。
　予測航跡算出部５６は、サンプリング時間毎の船首位置Ｐ９１と船尾位置Ｐ９３ｔとを用いて、離着岸舷を模擬する線等の図形を、サンプリング時間毎に生成する。
　このような構成によって、航行支援装置１０は、速度および加速度を用いて複数の予測位置を高精度に算出できる。これにより、航行支援装置１０は、着岸への船舶９０の挙動を高精度に予測でき、着岸時に有効な情報を高精度に提供できる。
　（衝突予測系）
　図１８に示すように、演算部５０は、衝突予測部５７を備える。衝突予測部５７は、船首到達予測時間ｔａｐｈ、船首到達予測速度ｖａｐｈ、船尾到達予測時間ｔａｐｔ、船尾到達予測速度ｖａｐｔに基づいて、船舶９０の岸壁への衝突を予測する。
　具体的には、衝突予測部５７は、船首到達予測時間ｔａｐｈと船尾到達予測時間ｔａｐｔとを比較し、短い方を選択する。衝突予測部５７は、選択した側の到達予測速度が着岸上限速度よりも高ければ、衝突ありと予測する。例えば、衝突予測部５７は、船首到達予測時間ｔａｐｈが船尾到達予測時間ｔａｐｔよりも短く、船首到達予測速度ｖａｐｈが着岸上限速度よりも高ければ、船首９１が岸壁に衝突すると予測する。
　（岸壁到達時の状態算出系）
　第１例
　図１９（Ａ）に示すように、演算部５０は、到達時船首方位算出部５８２、および、到達時偏角算出部５８３を備える。
　到達時船首方位算出部５８２は、船首方位、回頭角速度、および、到達予測時間に基づいて、到達時船首方位ψｅを算出する。
　到達時偏角算出部５８３は、到達時船首方位ψｅと岸壁線方位とに基づいて、到達時偏角θｅ（予測偏角）を算出する。具体的には、到達時偏角算出部５８３は、到達時船首方位ψｅと岸壁線方位との成す角を絶対座標系で算出し、到達時偏角θｅとする。
　第２例
　図１９（Ｂ）に示すように、演算部５０は、到達時位置算出部５８１、到達時船首方位算出部５８２、および、到達時偏角算出部５８３を備える。
　到達時位置算出部５８１は、船首到達予測時間ｔａｐｈと船尾到達予測時間ｔａｐｔとに基づいて、船首位置Ｐ９１が岸壁線２１１１に到達した場合の船首位置Ｐ９１を算出する。具体的には、到達時位置算出部５８１は、船首到達予測時間ｔａｐｈと船尾到達予測時間ｔａｐｔとを比較し、船首位置Ｐ９１が船尾位置Ｐ９３ｔよりも早く岸壁線２１１１に到達する予測であれば、その時点での船首位置Ｐ９１（着岸位置）と船尾位置Ｐ９３ｔとを算出する。一方、到達時位置算出部５８１は、船尾位置Ｐ９３ｔが船首位置Ｐ９１よりも早く岸壁線２１１１に到達する予測であれば、その時点での船尾位置Ｐ９３ｔ（着岸位置）と船首位置Ｐ９１とを算出する。
　到達時船首方位算出部５８２は、岸壁線２１１１への船首または船尾の到達時の船首位置Ｐ９１と船尾位置Ｐ９３ｔに基づいて、到達時船首方位ψｅを算出する。具体的には、到達時船首方位算出部５８２は、到達時の船首位置Ｐ９１と船尾位置Ｐ９３ｔから到達時の船首船尾方向に平行な直線を算出し、この直線の絶対座標系での方位を検出することで、到達時船首方位ψｅ（予測方位角）を算出する。
　到達時偏角算出部５８３は、到達時船首方位ψｅと岸壁線方位とに基づいて、到達時偏角θｅ（予測偏角）を算出する。
　このような構成によって、航行支援装置１０は、船舶９０が岸壁に到達した時点での偏角（到達時偏角θｅ）を高精度に予測できる。これにより、航行支援装置１０は、着岸時に有効な情報を高精度に提供できる。
　（岸壁方向距離および岸壁方向加速度の算出方法）
　図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）は、本実施形態に係る航行支援方法における岸壁方向距離および岸壁方向加速度の算出方法の一例を示すフローチャートである。なお、各処理の具体的な内容は、上述しているため、ここでの説明は適宜省略している。
　第１例
　図２２（Ａ）に示すように、航行支援装置１０は、自船状態検出センサ３１によって、自船速度および自船加速度を計測する（Ｓ２１）。
　航行支援装置１０は、岸壁検出センサ３２によって、岸壁検出データを生成する（Ｓ３１）。航行支援装置１０は、演算部５０において、偏角θを算出する（Ｓ３２）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、自船速度および自船加速度と、偏角θとに基づいて、自船状態検出センサ３１の位置での岸壁方向速度および岸壁方向加速度を算出する（Ｓ２２）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、自船状態検出センサ３１の位置での岸壁方向速度および岸壁方向加速度と、センサ位置、船首位置Ｐ９１、船尾位置Ｐ９３ｔの関係とに基づいて、船首位置Ｐ９１での船首岸壁方向速度ｖｈ１および船首岸壁方向加速度ａｈ１、船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾岸壁方向速度ｖｔおよび船尾岸壁方向加速度ａｔを算出する。
　第２例
　図２２（Ｂ）に示すように、航行支援装置１０は、自船状態検出センサ３１によって、自船速度および自船加速度を計測する（Ｓ２１）。航行支援装置１０は、演算部５０において、自船速度から船首速度ｖ９１、船首加速度ａ９１、船尾速度ｖ９３、および、船尾加速度ａ９３を算出する（Ｓ２４）。
　航行支援装置１０は、岸壁検出センサ３２によって、岸壁検出データを生成する（Ｓ３１）。航行支援装置１０は、演算部５０において、偏角θを算出する（Ｓ３２）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、船首位置Ｐ９１での船首速度ｖ９１および船首加速度ａ９１、船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾速度ｖ９３および船尾加速度ａ９３と、偏角θとに基づいて、船首位置Ｐ９１での船首岸壁方向速度ｖｈ１および船首岸壁方向加速度ａｈ１、船尾位置Ｐ９３ｔでの船尾岸壁方向速度ｖｔおよび船尾岸壁方向加速度ａｔを算出する（Ｓ２５）。
　（岸壁到達時の予測速度および予測偏角の算出方法）
　図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）は、本実施形態に係る航行支援方法における岸壁到達時の予測速度および予測偏角の算出方法の一例を示すフローチャートである。なお、各処理の具体的な内容は、上述しているため、ここでの説明は適宜省略している。
　第１例
　図２３（Ａ）のステップＳ４０は、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）の処理と同様であり、説明は省略する。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、船首位置Ｐ９１、船尾位置Ｐ９３ｔ、および、岸壁線２１１１に基づいて、船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１および船尾側岸壁距離ＤＩＳｔを算出する（Ｓ４１）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、船首岸壁方向速度ｖｈ１、船首岸壁方向加速度ａｈ１、船尾岸壁方向速度ｖｔ、船尾岸壁方向加速度ａｔ、船首側岸壁距離ＤＩＳｈ１、および、船尾側岸壁距離ＤＩＳｔに基づいて、船首到達予測時間ｔａｐｈ、船尾到達予測時間ｔａｐｔ、船首到達予測速度ｖａｐｈ、および、船尾到達予測速度ｖａｐｔを算出する（Ｓ４２）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、岸壁線２１１１への船首または船尾の到達時の船首位置Ｐ９１と船尾位置Ｐ９３ｔに基づいて、到達時船首方位ψｅを算出する（Ｓ４３）。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、到達時船首方位ψｅと岸壁方位とに基づいて、到達時偏角θｅを算出する（Ｓ４４）。
　第２例
　図２３（Ｂ）に示すように、航行支援装置１０は、演算部５０において、船首方位ψ、回頭角速度、および、予測到達時間に基づいて、到達時船首方位ψｅを算出する（Ｓ４３Ａ）。予測到達時間は、図２３（Ａ）の処理と同様に算出される。
　航行支援装置１０は、演算部５０において、到達時船首方位ψｅと岸壁方位とに基づいて、到達時偏角θｅを算出する（Ｓ４４）。
用語
　必ずしも全ての目的または効果・利点が、本明細書中に記載される任意の特定の実施形態に則って達成され得るわけではない。従って、例えば当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるような他の目的または効果・利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示されるような1つまたは複数の効果・利点を達成または最適化するように動作するように構成され得ることを想到するであろう。
　本明細書中に記載される全ての処理は、1つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサを含むコンピューティングシステムによって実行されるソフトウェアコードモジュールにより具現化され、完全に自動化され得る。コードモジュールは、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶装置に記憶することができる。一部または全ての方法は、専用のコンピュータハードウェアで具現化され得る。
　本明細書中に記載されるもの以外でも、多くの他の変形例があることは、本開示から明らかである。例えば、実施形態に応じて、本明細書中に記載されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、または機能は、異なるシーケンスで実行することができ、追加、併合、または完全に除外することができる (例えば、記述された全ての行為または事象がアルゴリズムの実行に必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態では、動作またはイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または複数のプロセッサまたはプロセッサコアを介して、または他の並列アーキテクチャ上で、逐次ではなく、並列に実行することができる。さらに、異なるタスクまたはプロセスは、一緒に機能し得る異なるマシンおよび/またはコンピューティングシステムによっても実行され得る。
　本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロックおよびモジュールは、プロセッサなどのマシンによって実施または実行することができる。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、またはそれらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータ実行可能命令を処理することなく論理演算を実行する他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、デジタル信号プロセッサ(デジタル信号処理装置)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。本明細書中では、主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは、主にアナログ素子を含むこともできる。例えば、本明細書中に記載される信号処理アルゴリズムの一部または全部は、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路により実装することができる。コンピューティング環境は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、または装置内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。
　特に明記しない限り、「できる」「できた」「だろう」または「可能性がある」などの条件付き言語は、特定の実施形態が特定の特徴、要素および/またはステップを含むが、他の実施形態は含まないことを伝達するために一般に使用される文脈内での意味で理解される。従って、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素および/またはステップが1つ以上の実施形態に必要とされる任意の方法であること、または1つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、または実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するという訳ではない。
　語句「X、Y、Zの少なくとも1つ」のような選言的言語は、特に別段の記載がない限り、項目、用語等が X, Y, Z、のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すために一般的に使用されている文脈で理解される(例: X、Y、Z)。従って、このような選言的言語は、一般的には、特定の実施形態がそれぞれ存在するXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つ、の各々を必要とすることを意味するものではない。
　本明細書中に記載されかつ/または添付の図面に示されたフロー図における任意のプロセス記述、要素またはブロックは、プロセスにおける特定の論理機能または要素を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、潜在的にモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すものとして理解されるべきである。代替の実施形態は、本明細書中に記載された実施形態の範囲内に含まれ、ここでは、要素または機能は、当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序で、図示または説明されたものから削除、順不同で実行され得る。
　特に明示されていない限り、「一つ」のような数詞は、一般的に、1つ以上の記述された項目を含むと解釈されるべきである。従って、「～するように設定された一つのデバイス」などの語句は、1つ以上の列挙されたデバイスを含むことを意図している。このような1つまたは複数の列挙されたデバイスは、記載された引用を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「以下のA、BおよびCを実行するように構成されたプロセッサ」は、Aを実行するように構成された第1のプロセッサと、BおよびCを実行するように構成された第2のプロセッサとを含むことができる。加えて、導入された実施例の具体的な数の列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙が典型的には少なくとも列挙された数(例えば、他の修飾語を用いない「2つの列挙と」の単なる列挙は、通常、少なくとも2つの列挙、または2つ以上の列挙を意味する)を意味すると解釈されるべきである。
　一般に、本明細書中で使用される用語は、一般に、「非限定」用語(例えば、「～を含む」という用語は「それだけでなく、少なくとも～を含む」と解釈すべきであり、「～を持つ」という用語は「少なくとも～を持っている」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「以下を含むが、これらに限定されない。」などと解釈すべきである。) を意図していると、当業者には判断される。
　説明の目的のために、本明細書中で使用される「水平」という用語は、その方向に関係なく、説明されるシステムが使用される領域の床の平面または表面に平行な平面、または説明される方法が実施される平面として定義される。「床」という用語は、「地面」または「水面」という用語と置き換えることができる。「垂直/鉛直」という用語は、定義された水平線に垂直/鉛直な方向を指します。「上側」「下側」「下」「上」「側面」「より高く」「より低く」「上の方に」「～を越えて」「下の」などの用語は水平面に対して定義されている。
　本明細書中で使用される用語の「付着する」、「接続する」、「対になる」及び他の関連用語は、別段の注記がない限り、取り外し可能、移動可能、固定、調節可能、及び/または、取り外し可能な接続または連結を含むと解釈されるべきである。接続/連結は、直接接続及び/または説明した2つの構成要素間の中間構造を有する接続を含む。
　特に明示されていない限り、本明細書中で使用される、「およそ」、「約」、および「実質的に」のような用語が先行する数は、列挙された数を含み、また、さらに所望の機能を実行するか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」及び「実質的に」とは、特に明示されていない限り、記載された数値の10%未満の値をいう。本明細書中で使用されているように、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語が先行して開示されている実施形態の特徴は、さらに所望の機能を実行するか、またはその特徴について所望の結果を達成するいくつかの可変性を有する特徴を表す。
　上述した実施形態には、多くの変形例および修正例を加えることができ、それらの要素は、他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるべきである。そのような全ての修正および変形は、本開示の範囲内に含まれることを意図し、以下の請求の範囲によって保護される。
１０：航行支援装置
２０：表示器
２２、２２Ａ：鳥瞰図ウィンドウ
２３：数値データ表示ウィンドウ
２４、２４Ａ：船速表示ウィンドウ
２５：方位関係表示ウィンドウ
２６：到達予測情報表示ウィンドウ
２７：警告表示ウィンドウ
２８：岸壁到達予測表示ウィンドウ
３１：自船状態検出センサ
３２：岸壁検出センサ
４１、４２：カメラ
５０：演算部
５６：予測航跡算出部
５７：衝突予測部
６０：画像合成部
９０：船舶
９１：船首
９２：船尾
９３：右舷
９４：左舷
９９：船橋
２００：表示画面
２１１：船首側映像ウィンドウ
２１１Ａ：船首側映像ウィンドウ
２１２：船尾側映像ウィンドウ
２２０：現在状態マーク
２２０ｔｐ：過去航跡マーク
２３１：船首側岸壁距離表示ウィンドウ
２３２：船橋岸壁基準点間距離表示ウィンドウ
２３３：船尾側岸壁距離表示ウィンドウ
２３４：偏角表示ウィンドウ
２４１：船首岸壁方向速度
２４２：船尾岸壁方向速度
２５１：方位表示ウィンドウ
２５２：回頭角速度表示ウィンドウ
２６１：船首到達時速度
２６２：船尾到達時速度
２６３：到達時偏角
２８３：予測偏角
５１１：船首速度算出部
５１２：船尾速度算出部
５１３：船首加速度算出部
５１４：船尾加速度算出部
５１５：船首岸壁方向速度算出部
５１６：船首岸壁方向加速度算出部
５１７：船尾岸壁方向速度算出部
５１８：船尾岸壁方向加速度算出部
５２１：岸壁情報検出部
５２２：偏角算出部
５３１：船首位置算出部
５３２：船尾位置算出部
５４１：船首側岸壁距離算出部
５４２：船尾側岸壁距離算出部
５５１：船首到達予測時間算出部
５５２：船首到達予測速度算出部
５５３：船尾到達予測時間算出部
５５４：船尾到達予測速度算出部
５８１：到達時位置算出部
５８２：到達時船首方位算出部
５８３：到達時偏角算出部
２１１１：岸壁線
２１１２、２１１２Ａ、２２１２Ａ：予測位置
２１１３：船首側岸壁距離
２１１９：簡略画像
２１２３：船尾側岸壁距離
２１２４：船橋岸壁基準点距離
２１２９：簡略画像
２２１２：予測航跡マーク
２３１１：船首側岸壁距離
２３２１：船橋岸壁基準点間距離
２３２２、２６３０、２８３０：マーク
２３３１：船尾側岸壁距離
２３４１：偏角
２４１０、２４１０Ａ、２４２０、２４２０Ａ、２４３０、２４３０Ａ：方向マーク
２４９１、２６９１、２８９１：船首模式マーク
２４９２、２６９２、２８９２：船尾模式マーク
２６１０：船首到達方向
２６２０：船尾到達方向
２８１１：船首岸壁到達時間
２８１２：船首岸壁方向速度
２８２１：船尾岸壁到達時間
２８２２：船尾岸壁方向速度

Claims (12)

  1. 　自船位置、自船速度、船首方位を検出する自船状態検出センサと、
    　岸壁の岸壁線を検出する岸壁情報検出部と、
    　前記自船速度、前記船首方位、および、前記岸壁線に基づいて、岸壁方向速度を算出する運動状態算出部と、
    　前記自船位置と前記岸壁線とに基づいて、自船と前記岸壁線との距離を算出する距離算出部と、
    　前記岸壁方向速度、および、前記自船と前記岸壁線との距離に基づいて、前記自船の岸壁到達予測時間、前記自船の岸壁到達時の予測速度、および、前記自船の岸壁到達時の偏角の少なくとも１つ含む到達状態を算出する到達状態算出部と、
    　を備える、航行支援装置。
  2. 　請求項１に記載の航行支援装置であって、
    　前記自船状態検出センサは、自船加速度を検出し、
    　前記運動状態算出部は、前記自船加速度、前記船首方位、および、前記岸壁線に基づいて、岸壁方向加速度を算出し、
    　前記到達状態算出部は、前記岸壁方向加速度、前記岸壁方向速度、および、前記自船と前記岸壁線との距離に基づいて、前記到達状態を算出する、
    　航行支援装置。
  3. 　請求項１に記載の航行支援装置であって、
    　前記運動状態算出部は、
    　　前記岸壁方向速度として、前記自船の船首位置での船首岸壁方向速度と、前記自船の船尾位置での船尾岸壁方向速度と、を算出し、
    　前記距離算出部は、
    　　前記自船と前記岸壁線との距離として、前記船首位置での船首側岸壁距離と、前記船尾位置での船尾側岸壁距離とを算出し、
    　前記到達状態算出部は、
    　　前記船首岸壁方向速度、および、前記船首側岸壁距離に基づいて、前記船首位置での前記到達状態を算出し、
    　　前記船尾岸壁方向速度、および、前記船尾側岸壁距離に基づいて、前記船尾位置での前記到達状態を算出する、
    　航行支援装置。
  4. 　請求項２に記載の航行支援装置であって、
    　前記運動状態算出部は、
    　　前記岸壁方向速度として、前記自船の船首位置での船首岸壁方向速度と、前記自船の船尾位置での船尾岸壁方向速度と、を算出し、
    　　前記岸壁方向加速度として、前記自船の船首位置での船首岸壁方向加速度と、前記自船の船尾位置での船尾岸壁方向加速度と、を算出し、
    　前記距離算出部は、
    　　前記自船と前記岸壁線との距離として、前記船首位置での船首側岸壁距離と、前記船尾位置での船尾側岸壁距離とを算出し、
    　前記到達状態算出部は、
    　　前記船首岸壁方向速度、前記船首岸壁方向加速度、および、前記船首側岸壁距離に基づいて、前記船首位置での前記到達状態を算出し、
    　　前記船尾岸壁方向速度、前記船尾岸壁方向加速度、および、前記船尾側岸壁距離に基づいて、前記船尾位置での前記到達状態を算出する、
    　航行支援装置。
  5. 　請求項３に記載の航行支援装置であって、
    　前記到達状態算出部は、
    　　前記船首位置および前記船尾位置のいずれか一方が到達時点の前記偏角を算出する、
    　航行支援装置。
  6. 　請求項１または請求項２に記載の航行支援装置であって、
    　前記到達状態を表示する表示器を備える、
    　航行支援装置。
  7. 　自船位置、自船速度、船首方位を検出し、
    　岸壁の岸壁線を検出し、
    　前記自船速度、前記船首方位、および、前記岸壁線に基づいて、岸壁方向速度を算出し、
    　前記自船位置と前記岸壁線とに基づいて、自船と前記岸壁線との距離を算出し、
    　前記岸壁方向速度、および、前記自船と前記岸壁線との距離に基づいて、前記自船の岸壁到達予測時間、前記自船の岸壁到達時の予測速度、および、前記自船の岸壁到達時の偏角の少なくとも１つ含む到達状態を算出する、
    　航行支援方法。
  8. 　請求項７に記載の航行支援方法であって、
    　自船加速度を検出し、
    　前記自船加速度、前記船首方位、および、前記岸壁線に基づいて、岸壁方向加速度を算出し、
    　前記岸壁方向加速度、前記岸壁方向速度、および、前記自船と前記岸壁線との距離に基づいて、前記到達状態を算出する、
    　航行支援方法。
  9. 　請求項７に記載の航行支援方法であって、
    　前記岸壁方向速度として、前記自船の船首位置での船首岸壁方向速度と、前記自船の船尾位置での船尾岸壁方向速度と、を算出し、
    　前記自船と前記岸壁線との距離として、前記船首位置での船首側岸壁距離と、前記船尾位置での船尾側岸壁距離とを算出し、
    　前記船首岸壁方向速度、および、前記船首側岸壁距離に基づいて、前記船首位置での前記到達状態を算出し、
    　前記船尾岸壁方向速度、および、前記船尾側岸壁距離に基づいて、前記船尾位置での前記到達状態を算出する、
    　航行支援方法。
  10. 　請求項８に記載の航行支援方法であって、
    　前記岸壁方向速度として、前記自船の船首位置での船首岸壁方向速度と、前記自船の船尾位置での船尾岸壁方向速度と、を算出し、
    　前記岸壁方向加速度として、前記自船の船首位置での船首岸壁方向加速度と、前記自船の船尾位置での船尾岸壁方向加速度と、を算出し、
    　前記自船と前記岸壁線との距離として、前記船首位置での船首側岸壁距離と、前記船尾位置での船尾側岸壁距離とを算出し、
    　前記船首岸壁方向速度、前記船首岸壁方向加速度、および、前記船首側岸壁距離に基づいて、前記船首位置での前記到達状態を算出し、
    　前記船尾岸壁方向速度、前記船尾岸壁方向加速度、および、前記船尾側岸壁距離に基づいて、前記船尾位置での前記到達状態を算出する、
    　航行支援方法。
  11. 　請求項９に記載の航行支援方法であって、
    　前記船首位置および前記船尾位置のいずれか一方が到達時点の前記偏角を算出する、
    　航行支援方法。
  12. 　請求項７または請求項８に記載の航行支援方法であって、
    　前記到達状態を表示する、
    　航行支援方法。
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