特許 6672661 波浪計測装置、自動操船装置、及び波浪計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6672661

(24)【登録日】2020年3月9日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】波浪計測装置、自動操船装置、及び波浪計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/88 20060101AFI20200316BHJP

   B63H 25/04 20060101ALI20200316BHJP

   B63B 49/00 20060101ALI20200316BHJP

   G08G 3/00 20060101ALI20200316BHJP

   G01C 13/00 20060101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/88

   B63H25/04 D

   B63B49/00 Z

   B63H25/04 Z

   G08G3/00 A

   G01C13/00 W

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-185332(P2015-185332)

(22)【出願日】2015年9月18日

(65)【公開番号】特開2017-58322(P2017-58322A)

(43)【公開日】2017年3月23日

【審査請求日】2018年7月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100176245

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】塩形 大輔

【審査官】 安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５５−０１６２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１４４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２４０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６５８６７４８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／５１，

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５，

Ｇ０１Ｃ ３／００− ３／３２，１３／００，

Ｂ６３Ｂ ４９／００，

Ｂ６３Ｈ ２５／０４，

Ｇ０８Ｇ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の周囲の海面にレーザ光を出射し、出射した前記レーザ光の反射光を受光するレーザレーダと、
前記レーザレーダの検出結果に基づいて前記船舶の周囲の波の向きを推定するデータ処理部と、を備え、
前記データ処理部は、
前記レーザレーダで検出した対象物の位置を時系列で重ね合わせたデータにおいて、互いに所定の範囲内に位置する複数の前記対象物から、所定の条件を満たす前記対象物を除外した複数の前記対象物をグルーピングして１又は複数のグループを形成し、
前記１又は複数のグループにおける複数の前記対象物の移動方向から前記波の向きを推定する、波浪計測装置。

【請求項2】

前記データ処理部は、前記１又は複数のグループのそれぞれについて前記移動方向を算出し、算出した前記移動方向の代表値を前記波の向きとして推定する、請求項１記載の波浪計測装置。

【請求項3】

前記データ処理部は、前記レーザレーダで検出した前記対象物のうち、前記反射光が検出された領域の面積が所定面積よりも大きい前記対象物を、前記所定の条件を満たす前記対象物として前記グルーピングの対象から除外する、請求項１又は２記載の波浪計測装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項記載の波浪計測装置と、
前記船舶の操舵を行う操舵装置と、
前記操舵装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、推定された前記波の向きと前記船舶の進行方向との間の角度、又は推定された前記波の向きとは反対の向きと前記船舶の進行方向との間の角度が所定角度よりも小さくなるように、前記操舵装置を制御する、自動操船装置。

【請求項5】

レーザレーダにより、船舶の周囲の海面にレーザ光を出射し、出射した前記レーザ光の反射光を受光する工程と、
前記レーザレーダで検出した対象物の位置を時系列で重ね合わせたデータにおいて、互いに所定の範囲内に位置する複数の前記対象物から、所定の条件を満たす前記対象物を除外した複数の前記対象物をグルーピングして１又は複数のグループを形成する工程と、
前記１又は複数のグループにおける複数の前記対象物の移動方向から、前記船舶の周囲の海面における波の向きを推定する工程と、を含む、波浪計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶の周囲の波浪を計測する波浪計測装置、自動操船装置、及び波浪計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、船舶の自動操船に関して、地上のデータセンターから伝達される海象情報、又は船舶上の計測装置により計測された船舶の周囲の環境情報に基づいて航路計画を行うことが知られている。このような自動操船に採用される技術として、例えば特許文献１には、船舶に搭載した電波式レーダを用いて船舶の周囲の波浪を計測する波浪計測装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１９２５３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば海上無人航走体（ＡＳＶ：Autonomous Surface Vehicle）のように全長１０ｍ程度又はそれ未満の比較的小型の船舶を航走させる際には、海面からの高さが１ｍに満たないような比較的小さな波であっても、側方から船体に作用した場合には船体に動揺が発生し、航走の安定性が損なわれるおそれがある。このため、そのような小型の船舶を航走させる場合には、船舶の周囲の波浪、特に波の向きを精度良く計測することが求められる。

【0005】

これに対し、データセンターから伝達される海象情報は、広域的な情報に過ぎないため、広域的な航路計画には利用できても、局所的に変化する波浪を精度良く計測することが求められる場合には適していない。また、上記特許文献１に記載の波浪計測装置では、解像度が低い電波式レーダを用いているため、小さな波を安定して精度良く計測することは困難である。さらに、比較的小さな波の形状は数秒程度の間に変化する場合があるが、電波式レーダの毎分当たりの検出回数は数十回程度であるため、数回の検出の間に波の形状が大きく変化してしまい、波浪を精度良く計測することは困難である。

【0006】

そこで、本発明は、船舶の周囲の波の向きを精度良く計測できる波浪計測装置、自動操船装置、及び波浪計測方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の波浪計測装置は、船舶の周囲の海面にレーザ光を出射し、出射したレーザ光の反射光を受光するレーザレーダと、レーザレーダの検出結果に基づいて船舶の周囲の波の向きを推定するデータ処理部と、を備え、データ処理部は、レーザレーダで検出した対象物の位置を時系列で重ね合わせたデータにおいて、互いに所定の範囲内に位置する複数の対象物ごとにグルーピングして１又は複数のグループを形成し、１又は複数のグループにおける複数の対象物の移動方向から波の向きを推定する。

【0008】

この波浪計測装置では、レーザレーダにより、船舶の周囲の波を含む対象物の位置が検出される。レーザレーダは、電波式のレーダに比べて解像度が高いため、小さな波をも安定して検出することができる。レーザレーダは、例えば毎秒１０回以上の検出回数ともなる短い検出周期で対象物を検出できるため、波の形状が変化するまでの間に、波の向きを計測するのに十分な量のデータを得ることができる。そして、この波浪計測装置では、例えば船舶の周囲に１つの波が生じた場合には、対象物の位置を時系列で重ね合わせたデータにおいて、この波が複数の対象物として表されてグループ化され、グループ化された複数の対象物の移動方向から波の向きが推定される。すなわち、高い解像度、かつ短い検出周期で検出されたレーザレーダの検出結果を空間的及び時間的に処理することにより、波の向きを推定することができる。したがって、船舶の周囲の波の向きを精度良く計測することが可能となる。

【0009】

本発明の波浪計測装置では、データ処理部は、１又は複数のグループのそれぞれについて移動方向を算出し、算出した移動方向の代表値を波の向きとして推定してもよい。この構成によれば、複数の波の移動方向を代表する方向が船舶の周囲の波の向きとして推定されるので、船舶の周囲の波の向きを更に精度良く計測することが可能となる。

【0010】

本発明の波浪計測装置では、データ処理部は、レーザレーダで検出した対象物のうち、反射光が検出された領域の面積が所定面積よりも大きい対象物を、グルーピングの対象から除外してもよい。この構成では、他の船舶、海面上の浮遊物や固定物、及び堤防等は波と比較して反射光が検出された領域の面積が大きくなることから、それらに対応する対象物についてはグルーピングの対象から除外される。その結果、波に対応する対象物のみがグルーピングの対象となるように対象物を特定することができ、船舶の周囲の波の向きを一層精度良く計測することが可能となる。

【0011】

本発明の自動操船装置は、上記波浪計測装置と、船舶の操舵を行う操舵装置と、操舵装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、推定された波の向きと船舶の進行方向との間の角度、又は推定された波の向きとは反対の向きと船舶の進行方向との間の角度が所定角度よりも小さくなるように、操舵装置を制御する。この自動操船装置によれば、船舶の進行方向と波の向き又は波の向きとは反対の向きとの間の角度が所定角度よりも小さくなるように船舶が操舵されるため、波が側方から船体に作用して船体に動揺が発生することを抑制でき、航走の安定化が可能となる。

【0012】

本発明の波浪計測方法は、レーザレーダにより、船舶の周囲の海面にレーザ光を出射し、出射したレーザ光の反射光を受光する工程と、レーザレーダで検出した対象物の位置を時系列で重ね合わせたデータにおいて、互いに所定の範囲内に位置する複数の対象物ごとにグルーピングして１又は複数のグループを形成する工程と、１又は複数のグループにおける複数の対象物の移動方向から波の向きを推定する工程と、を含む。

【0013】

この波浪計測方法では、レーザレーダにより、船舶の周囲の波を含む対象物の位置が検出される。レーザレーダは、電波式のレーダに比べて解像度が高いため、小さな波をも安定して検出することができる。レーザレーダは、例えば毎秒１０回以上の検出回数ともなる短い検出周期で対象物を検出できるため、波の形状が変化するまでの間に、波の向きを計測するのに十分な量のデータを得ることができる。そして、この波浪計測方法では、例えば船舶の周囲に１つの波が生じた場合には、対象物の位置を時系列で重ね合わせたデータにおいて、この波が複数の対象物として表されてグループ化され、グループ化された複数の対象物の移動方向から波の向きが推定される。すなわち、高い解像度、かつ短い検出周期で検出されたレーザレーダの検出結果を空間的及び時間的に処理することにより、波の向きを推定することができる。したがって、船舶の周囲の波の向きを精度良く計測することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、船舶の周囲の波の向きを精度良く計測できる波浪計測装置、自動操船装置、及び波浪計測方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係る自動操船装置の概略構成図である。

【図2】自動操船装置において実行される処理を示すフローチャートである。

【図3】レーザレーダで検出した対象物の位置を表す画像データの例を示す図である。

【図4】レーザレーダで検出した対象物の位置を時系列で重ね合わせた画像データの例を示す図である。

【図5】形成されたグループの例を示す図である。

【図6】船舶の操舵制御を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

【0017】

図１に示される自動操船装置１は、例えば海上無人航走体Ｖに搭載され、海上無人航走体Ｖの航走を制御する。海上無人航走体Ｖは、例えば全長１０ｍ程度又はそれ未満の船体２を備える比較的小型の船舶である。海上無人航走体Ｖは、自動操船装置１によって自動制御されることで、海面Ｓ上を自律航走する。

【0018】

自動操船装置１は、波浪計測装置４と、推進操舵装置５と、を備えている。波浪計測装置４は、レーザレーダ１０と、制御装置２０のデータ処理部２１と、を含んで構成されている。波浪計測装置４は、レーザレーダ１０を用いて海上無人航走体Ｖの周囲の波浪を計測する（例えば、波の向き及び速度等を計測する）。

【0019】

レーザレーダ１０は、レーザ光を利用して検出対象の位置情報を検出するセンサである。レーザレーダ１０は、船体２の所定の箇所に取り付けられている。レーザレーダ１０は、データ処理部２１と電気的に接続されており、検出結果をデータ処理部２１に出力する。レーザレーダ１０は、例えば毎秒１０回以上の検出回数を有している。

【0020】

レーザレーダ１０は、海上無人航走体Ｖの周囲の海面Ｓにレーザ光Ｌを出射し、出射した当該レーザ光Ｌの反射光を受光する。これにより、レーザレーダ１０は、海面Ｓ上の複数の測定点における反射強度を検出する。ここでのレーザレーダ１０は、水平方向及び鉛直方向についての３次元的な検出が可能な３次元レーダとなっている。つまり、レーザレーダ１０は、海上無人航走体Ｖの周囲の所定の測定空間において、位置及び反射強度に関する情報を検出する。

【0021】

そのようなレーザレーダ１０は、例えば、互いに交差する２軸回りに回転し、レーザ光Ｌを水平方向及び鉛直方向のそれぞれに走査するスキャナにより構成される。なお、レーザレーダ１０の構成はこれに限定されず、レーザレーダ１０は、例えば回転プリズム等を用いて構成されてもよい。

【0022】

制御装置２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むコンピュータにより構成されている。制御装置２０は、その機能的構成として、データ処理部２１と、航走制御部２２と、を含んでいる。

【0023】

データ処理部２１は、レーザレーダ１０から受け付けた検出結果を、検出時刻と関連付けてＲＡＭ（記憶部）に記憶する。データ処理部２１は、ＲＡＭに記憶されたレーザレーダ１０の検出結果に基づいて、海上無人航走体Ｖの周囲の波の向きを推定する。航走制御部２２は、推進操舵装置５と電気的に接続されており、データ処理部２１により推定された波の向きを利用して海上無人航走体Ｖの推進及び操舵に関する制御を実行する。データ処理部２１及び航走制御部２２による処理の詳細については後述する。

【0024】

推進操舵装置５は、海上無人航走体Ｖに推進力を与えて推進させると共に、海上無人航走体Ｖの操舵を行う装置である。推進操舵装置５は、例えば、推進装置としての推進器と、操舵装置としての舵と、を含んで構成されている。推進操舵装置５は、例えば船体２の船尾に取り付けられている。

【0025】

図２〜図６を参照して、海上無人航走体Ｖの周囲の波の向きを計測し、海上無人航走体Ｖの操舵制御を実行する際の処理を説明する。図２は、当該処理を実行する際の処理フローを示すフローチャートである。図２に示される処理は、例えば海上無人航走体Ｖの航走中に逐次に実行されてもよいし、或いは所定の条件が満たされた際（例えば、船体２の揺れが所定量よりも大きくなったとき）に実行されてもよい。

【0026】

まず、レーザレーダ１０により、海上無人航走体Ｖの周囲における所定の測定空間の位置及び反射強度に関する情報を検出する（ステップＳ１）。次いで、データ処理部２１は、レーザレーダ１０で検出された情報に基づいて、反射光が検出された領域を表す画像データＤ１を生成する（ステップＳ２）。

【0027】

図３に示されるように、画像データＤ１においては、反射光が検出された領域が、水平面に沿う２次元座標上に表されている。換言すると、画像データＤ１は、海上無人航走体Ｖの周囲における所定の測定空間を俯瞰した俯瞰画像として表されている。データ処理部２１は、反射強度が所定の閾値以上である測定点については反射光が検出されたと判断する一方で、反射強度が当該閾値よりも小さい測定点については反射光が検出されなかったと判断し、反射光が検出された測定点を当該座標上にプロットすることで、画像データＤ１を生成する。画像データＤ１において、反射光が検出された領域は、レーザレーダ１０により検出された対象物６の位置及び大きさを表している。

【0028】

レーザレーダ１０によって検出される対象物６としては、海上無人航走体Ｖの周囲の波７の他、他の船舶８、海面Ｓ上の浮遊物、及び堤防等の固定物等が挙げられる。通常、レーザ光Ｌは海面Ｓにおいて鏡面反射するため、波７からの反射光がレーザレーダ１０により受光されるのは、波７の頂点部において気泡が広がっている箇所にレーザ光Ｌが入射した場合に限られる。このような気泡の広がりは、波頂線と呼ばれる場合もある。波頂線は、例えば波の進行方向と略直交する方向に略連続的に延びる波頭、又は当該波頭によって生じる水泡である。一方、他の船舶８、海面Ｓ上の浮遊物、及び固定物等は、波７よりも大きな広がりを有して検出される。

【0029】

次いで、データ処理部２１は、画像データＤ１において、反射光が検出された領域の面積が所定面積よりも大きい対象物６を特定し、特定した対象物６を処理対象から除外する（ステップＳ３）。所定面積の大きさは、例えば、経験則に基づいて、波７の頂点部に生じる気泡の広がりよりも大きく、かつ他の船舶８、海面Ｓ上の浮遊物、及び固定物等の投影面積よりも小さくなるように設定される。所定面積は、例えば１ｍ２程度の値に設定される。

【0030】

次いで、データ処理部２１は、画像データＤ１を時系列で重ね合わせた画像データＤ２を生成する（図４及び図５参照、ステップＳ４）。例えばステップＳ４では、１秒間隔で取得された時間的に連続する５個の画像データＤ１を重ね合わせることにより、画像データＤ２を生成する。図５に示される例では、取得された時刻ｔが０秒、０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒の５個の画像データＤ１が重ね合わされることで、０．５秒の時間幅の画像データＤ２が生成されている。画像データＤ１は、絶対座標が互いに一致するように位置決めして重ね合わされている。なお、重ね合わせられる画像データＤ１の個数及び時間間隔は任意に変更されてよく、例えば０．３秒間隔で取得された１０個の画像データＤ１が重ね合わせられることで、３秒の時間幅の画像データＤ２が生成されてもよい。また、データ処理部２１は、重ね合わせに必要な量の画像データＤ１がＲＡＭに記憶されていない場合には、ステップＳ２の処理に戻ってもよい。

【0031】

次いで、データ処理部２１は、画像データＤ２において、互いに所定の範囲内に位置する複数の対象物６ごとにグルーピングして１又は複数のグループ３０を形成する（ステップＳ５）。例えば、画像データＤ２の座標上において、予め定められた規定数以上の対象物６を囲い、かつ所定の範囲に対応する所定半径を有するサークルを探索する。そして、当該探索により得られたサークル内に所在する複数の対象物６を、１つのグループとしてグルーピングする。これにより、図５に示されるように、波７は通常一定の向きＡに移動していることから、１つの波７が逐次に検出されて表れた複数の対象物６が１つのグループ３０を構成するように、グルーピングがなされることとなる。

【0032】

所定の範囲は、予め設定された値であり、固定値であってもよいし、変動値であってもよい。所定の範囲は、例えば経験、理論又はシミュレーション等に基づき得ることができる。所定の範囲としては、例えば、通常の波が画像データＤ２の時間幅の間に進む距離に対応する範囲とすることができる。所定の範囲としては、例えば、半径５ｍ程度の円領域とすることができる。

【0033】

次いで、データ処理部２１は、１又は複数のグループ３０のそれぞれについて、対象物６の速度ベクトル３１を算出する（ステップＳ６）。速度ベクトル３１の向きは、グループ３０に含まれる複数の対象物６の移動方向を表し、速度ベクトル３１の大きさは、グループ３０に含まれる複数の対象物６の移動速度を表す。データ処理部２１は、例えば、１つのグループ３０に含まれる複数の対象物６に対して最小二乗法等により一次直線をフィッティングし、得られた近似式と各時刻における対象物６の位置とから速度ベクトル３１を算出する。

【0034】

次いで、データ処理部２１は、各グループ３０の速度ベクトル３１を代表する代表速度ベクトルを算出し、算出した代表速度ベクトルの向きを海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きとして推定する（ステップＳ７）。データ処理部２１は、例えば、速度ベクトル３１の向きと大きさのそれぞれについて代表値（平均値、中央値、又は最頻値等）を算出することで、代表速度ベクトルを算出する。なお、平均値とは、データの総和をデータの個数で除して得られる値である。中央値とは、データを大きさの順に並べ替えたときに順番が中央となる値である。最頻値とは、データにおいて最も頻繁に現れる値である。

【0035】

次いで、航走制御部２２は、推定された波７の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度、又は推定された波７の向きとは反対の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度が所定角度（例えば、３０度）よりも小さくなるように、推進操舵装置５を制御する（図６、ステップＳ８）。前者の制御は、図６に実線で示されるように海上無人航走体Ｖの船首を進行方向Ｂに向ける場合に採用され、後者の制御は、図６に破線で示されるように海上無人航走体Ｖの船尾を進行方向Ｂに向ける場合に採用される。

【0036】

例えば、図６に実線で示される例では、航走制御部２２は、推定された波７の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度θが所定角度よりも小さくなるように、推進操舵装置５を制御している。この場合、推定された波７の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとを大まかに一致（所定角度までの偏差を許容しつつ一致）させることができる。所定角度は、予め設定された値であり、固定値であってもよいし、変動値であってもよい。所定角度は、例えば経験、理論又はシミュレーション等に基づき得ることができる。

【0037】

以上、本実施形態の波浪計測装置４は、海上無人航走体Ｖの周囲の海面Ｓにレーザ光を出射し、出射したレーザ光の反射光を受光するレーザレーダ１０と、レーザレーダ１０の検出結果に基づいて海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きを推定するデータ処理部２１と、を備えている。データ処理部２１は、レーザレーダ１０で検出した対象物６の位置を時系列で重ね合わせた画像データＤ２において、互いに所定の範囲内に位置する複数の対象物６ごとにグルーピングして１又は複数のグループ３０を形成し、１又は複数のグループ３０における複数の対象物６の移動方向から波７の向きを推定する。

【0038】

本実施形態の波浪計測方法は、レーザレーダ１０により、海上無人航走体Ｖの周囲の海面Ｓにレーザ光を出射し、出射したレーザ光の反射光を受光する工程（ステップＳ１）と、レーザレーダ１０で検出した対象物６の位置を時系列で重ね合わせた画像データＤ２において、互いに所定の範囲内に位置する複数の対象物６ごとにグルーピングして１又は複数のグループ３０を形成する工程（ステップＳ５）と、１又は複数のグループ３０における複数の対象物６の移動方向から波７の向きを推定する工程（ステップＳ７）と、を含んでいる。

【0039】

本実施形態の波浪計測装置４及び波浪計測方法では、レーザレーダ１０により、海上無人航走体Ｖの周囲の波７を含む対象物６の位置が検出される。レーザレーダ１０は、電波式のレーダに比べて解像度が高いため、小さな波７をも安定して検出することができる。レーザレーダ１０は、例えば毎秒１０回以上の検出回数ともなる短い検出周期で対象物６を検出できるため、波７の形状が変化するまでの間に、波７の向きを計測するのに十分な量の画像データＤ１を得ることができる。そして、本実施形態の波浪計測装置４及び波浪計測方法では、例えば海上無人航走体Ｖの周囲に１つの波７が生じた場合には、対象物６の位置を時系列で重ね合わせた画像データＤ２において、この波７が対象物６として表されてグループ化され、グループ化された複数の対象物６の移動方向から波７の向きが推定される。すなわち、高い解像度、かつ短い検出周期で検出されたレーザレーダ１０の検出結果を空間的及び時間的に処理することにより、波７の向きを推定することができる。したがって、海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きを精度良く計測することが可能となる。

【0040】

波浪計測装置４では、データ処理部２１は、１又は複数のグループ３０のそれぞれについて移動方向を算出し、算出した移動方向の代表値を波７の向きとして推定している。これにより、複数の波７の移動方向を代表する方向が海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きして推定されるので、海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きを更に精度良く計測することが可能となる。

【0041】

波浪計測装置４では、データ処理部２１は、レーザレーダ１０で検出した対象物６のうち、反射光が検出された領域の面積が所定面積よりも大きい対象物６を、グルーピングの対象から除外している。これにより、他の船舶８、海面Ｓ上の浮遊物や固定物、及び堤防等は波７と比較して反射光が検出された領域の面積が大きくなることから、それらに対応する対象物６についてはグルーピングの対象から除外される。その結果、波７に対応する対象物６のみがグルーピングの対象となるように対象物６を特定することができ、海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きを一層精度良く計測することが可能となる。すなわち、レーザレーダ１０による検出結果から波７の向きを精度良く計測するためには、検出された対象物６の中から波７とそれ以外とを識別する画像処理が必要となるが、本実施形態の波浪計測装置４では、レーザレーダ１０の空間分解能及び時間分解能が高いため、対象物６の中から波７とそれ以外とを容易に且つ精度良く識別することができる。

【0042】

また、本実施形態の自動操船装置１は、上記波浪計測装置４と、海上無人航走体Ｖの操舵を行う推進操舵装置５と、推進操舵装置５を制御する航走制御部２２と、を備えている。自動操船装置１において、航走制御部２２は、推定された波７の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度、又は推定された波７の向きとは反対の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度が所定角度よりも小さくなるように、推進操舵装置５を制御する。これにより、海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂと波７の向き又は波７の向きとは反対の向きとの間の角度が所定角度よりも小さくなるように海上無人航走体Ｖが操舵されるため、波７が側方から船体２に作用して船体２に動揺が発生することを抑制でき、航走の安定化が可能となる。

【0043】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、海上無人航走体Ｖに波浪計測装置４を搭載したが、有人の船舶に波浪計測装置４を搭載してもよく、この場合、当該船舶は人により操船されてもよい。

【0044】

上記実施形態では、海上無人航走体Ｖの周囲の波７の向きを海上無人航走体Ｖの操舵制御に利用したが、これに加えて、代表速度ベクトルの大きさから推定される波７の速度を海上無人航走体Ｖの操船制御に利用してもよい。例えば、波７の速度に応じて海上無人航走体Ｖの航走速度を変更する等の制御を実行してもよい。

【0045】

上記実施形態では、グループ３０に含まれる複数の対象物６から速度ベクトル３１を算出することにより当該複数の対象物６の移動方向及び移動速度を算出したが、速度ベクトル３１を算出することなく移動方向のみを算出してもよい。例えば、グループ３０に含まれる複数の対象物６に対して一次直線をフィッティングし、得られた近似式から当該グループ３０に含まれる複数の対象物６の移動方向を算出してもよい。

【0046】

上記実施形態では、領域の面積が所定面積よりも大きい対象物６を除外した後、当該画像データＤ１を時系列で重ね合わせて画像データＤ２を生成したが、領域の面積が所定面積よりも大きい対象物６を除外していない画像データＤ１を重ね合わせて画像データＤ２を生成した後、画像データＤ２において領域の面積が所定面積よりも大きい対象物６を除外してもよい。

【0047】

上記実施形態のステップＳ８では、航走制御部２２は、推定された波７の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度、又は推定された波７の向きとは反対の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとの間の角度が現在値よりも小さくなるように、推進操舵装置５を制御してもよい。この場合、推定された波７の向き又は波７の向きとは反対の向きと海上無人航走体Ｖの進行方向Ｂとが完全に一致するように、推進操舵装置５を制御してもよい。これらの場合においても、波７が側方から船体２に作用して船体２に動揺が発生することを抑制でき、航走の安定化が可能となる。

【符号の説明】

【0048】

１ 自動操船装置
４ 波浪計測装置
５ 推進操舵装置
６ 対象物
７ 波
１０ レーザレーダ
２１ データ処理部
２２ 航走制御部
３０ グループ
Ｖ 海上無人航走体（船舶）
Ｓ 海面
Ｌ レーザ光
Ｄ２ 画像データ
Ｂ 船舶の進行方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】