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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024007541
(43)【公開日】2024-01-18
(54)【発明の名称】航路計画システムおよび航路計画方法
(51)【国際特許分類】
G08G 3/02 20060101AFI20240111BHJP
【ＦＩ】
G08G3/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】31
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023110288
(22)【出願日】2023-07-04
(31)【優先権主張番号】22183112.6
(32)【優先日】2022-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】000166247
【氏名又は名称】古野電気株式会社
(72)【発明者】
【氏名】魚下 成一
【テーマコード（参考）】
5H181
【Ｆターム（参考）】
5H181AA25
5H181BB04
5H181CC03
5H181CC04
5H181CC11
5H181CC12
5H181CC14
5H181EE12
5H181FF04
5H181FF33
5H181LL01
5H181LL02
5H181LL04
5H181LL07
5H181LL08
(57)【要約】
【課題】 船舶等の移動体が複数の他船当の障害物との衝突を回避し、安全に航行できる支援装置および方法を提供する。
【解決手段】 移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得する計画航路取得部と、移動体の位置及び移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、複数の障害物の夫々について位置及び移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部と、移動体情報と前記障害物情報に基づいて衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部と、最大衝突リスク障害物を含む／除く１又は複数の障害物について同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、輻輳リスク値に基づいて前記計画航路とは異なる避航経路の航行を決定するリスク評価部とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】 移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得する計画航路取得部と、移動体の位置及び移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、複数の障害物の夫々について位置及び移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部と、移動体情報と前記障害物情報に基づいて衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部と、最大衝突リスク障害物を含む／除く１又は複数の障害物について同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、輻輳リスク値に基づいて前記計画航路とは異なる避航経路の航行を決定するリスク評価部とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得する計画航路取得部と、
前記移動体の位置および移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置および移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部と、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、
複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定するリスク評価部と、
を備える航路計画システム。
前記移動体の位置および移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置および移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部と、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、
複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定するリスク評価部と、
を備える航路計画システム。
【請求項2】
請求項１記載の航路計画システムであって、
前記リスク評価部は、
前記輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と前記輻輳リスク値を比較して輻輳リスク評価結果を出力する輻輳リスク評価部を備え、
前記輻輳リスク評価結果に基づいて避航経路の航行の要否を決定する、
航路計画システム。
前記リスク評価部は、
前記輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と前記輻輳リスク値を比較して輻輳リスク評価結果を出力する輻輳リスク評価部を備え、
前記輻輳リスク評価結果に基づいて避航経路の航行の要否を決定する、
航路計画システム。
【請求項3】
請求項２記載の航路計画システムであって、さらに、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部を備え、
前記リスク評価部は、さらに、
前記最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して最大衝突リスク評価結果を出力する最大衝突リスク評価部を備え、
前記輻輳リスク評価結果と前記最大衝突リスク評価結果とに基づいて避航経路の航行の要否を決定する
航路計画システム。
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部を備え、
前記リスク評価部は、さらに、
前記最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して最大衝突リスク評価結果を出力する最大衝突リスク評価部を備え、
前記輻輳リスク評価結果と前記最大衝突リスク評価結果とに基づいて避航経路の航行の要否を決定する
航路計画システム。
【請求項4】
請求項３に記載の航路計画システムであって、さらに、
前記リスク評価部が、前記避航経路の設定が必要と決定したとき、前記計画航路のうち前記移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する避航経路設定部を備える、
航路計画システム。
前記リスク評価部が、前記避航経路の設定が必要と決定したとき、前記計画航路のうち前記移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する避航経路設定部を備える、
航路計画システム。
【請求項5】
請求項４に記載の航路計画システムであって、
前記避航経路設定部は、さらに、
前記未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に前記計画航路とは異なる経路の１または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させる避航経路候補パターン生成部と、
避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する避航経路選定部と、
を備える航路計画システム。
前記避航経路設定部は、さらに、
前記未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に前記計画航路とは異なる経路の１または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させる避航経路候補パターン生成部と、
避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する避航経路選定部と、
を備える航路計画システム。
【請求項6】
請求項５に記載の航路計画システムであって、
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を含めた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を含めた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
【請求項7】
請求項５記載の航路計画システムであって、
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
【請求項8】
請求項７記載の航路計画システムであって、
前記輻輳リスク値算出部は、前記障害物情報取得部が取得する前記障害物情報に対応する複数の障害物のうち、選定された複数の障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
前記輻輳リスク値算出部は、前記障害物情報取得部が取得する前記障害物情報に対応する複数の障害物のうち、選定された複数の障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
【請求項9】
請求項８記載の航路計画システムであって、
前記輻輳リスク値算出部は、
前記最大衝突リスク値の次に大きい衝突リスク値の準最大衝突リスク値に対応する準最大衝突リスク障害物と
前記準最大衝突リスク値より小さい衝突リスク値を有する障害物と
を含む準最大衝突リスク障害物群のそれぞれの障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
前記輻輳リスク値算出部は、
前記最大衝突リスク値の次に大きい衝突リスク値の準最大衝突リスク値に対応する準最大衝突リスク障害物と
前記準最大衝突リスク値より小さい衝突リスク値を有する障害物と
を含む準最大衝突リスク障害物群のそれぞれの障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
【請求項10】
請求項９に記載の航路計画システムであって、
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値と前記避航経路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
前記輻輳リスク値算出部は、前記複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値と前記避航経路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
【請求項11】
請求項５乃至１０のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
前記衝突リスク値算出部は、さらに、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記輻輳リスク算出部は、さらに、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
前記衝突リスク値算出部は、さらに、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記輻輳リスク算出部は、さらに、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画システム。
【請求項12】
請求項１１に記載の航路計画システムであって、
前記衝突リスク値算出部は、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて前記移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記避航経路選定部は、
前記最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、
選定された前記避航経路に対応する前記最大の衝突リスク値が前記計画航路に対する前記最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、
小さいとき前記避航経路の航行を要と判断する、避航経路航行判定部を備える、
航路計画システム。
前記衝突リスク値算出部は、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて前記移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記避航経路選定部は、
前記最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、
選定された前記避航経路に対応する前記最大の衝突リスク値が前記計画航路に対する前記最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、
小さいとき前記避航経路の航行を要と判断する、避航経路航行判定部を備える、
航路計画システム。
【請求項13】
請求項１２に記載の航路計画システムであって、
前記輻輳リスク値算出部は、前記移動体が選定された前記避航経路を航行する場合の避航経路輻輳リスク値を算出し、
前記避航経路選定部は、さらに、
前記避航経路輻輳リスク値が前記計画航路に対する輻輳リスク値より小さいとき、選定された前記避航経路の航行を要と判断する、
航路計画システム。
前記輻輳リスク値算出部は、前記移動体が選定された前記避航経路を航行する場合の避航経路輻輳リスク値を算出し、
前記避航経路選定部は、さらに、
前記避航経路輻輳リスク値が前記計画航路に対する輻輳リスク値より小さいとき、選定された前記避航経路の航行を要と判断する、
航路計画システム。
【請求項14】
請求項１３に記載の航路計画システムであって、
前記避航経路選定部は、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて、さらに、前記移動体の該各避航経路候補パターンを航行する距離を加味して避航の要否を決定する
航路計画システム。
前記避航経路選定部は、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて、さらに、前記移動体の該各避航経路候補パターンを航行する距離を加味して避航の要否を決定する
航路計画システム。
【請求項15】
請求項１４に記載の航路計画システムであって、
前記避航経路選定部は、
前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である前記避航経路候補パターンのうち、前記移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定する
航路計画システム。
前記避航経路選定部は、
前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である前記避航経路候補パターンのうち、前記移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定する
航路計画システム。
【請求項16】
請求項１乃至請求項１０のいずれかの請求項に記載の航路計画システムであって、
前記移動体情報は、前記移動体の移動速度を含む、
航路計画システム。
前記移動体情報は、前記移動体の移動速度を含む、
航路計画システム。
【請求項17】
請求項１６に記載の航路計画システムであって、
前記障害物情報は、前記障害物の移動速度を含む、
航路計画システム。
前記障害物情報は、前記障害物の移動速度を含む、
航路計画システム。
【請求項18】
請求項１３に記載の航路計画システムであって、
前記障害物情報は、
前記移動体に装着されたレーダー、ライダー、ソナー、イメージセンサのうち、少なくともいずれか１つのデバイスによって検知された情報、
前記自動識別システム受信器によって受信された情報、
前記移動体以外の他船によって送信された情報、または
前記移動体以外の場所で無線通信によって検知された情報
のいずれかを含む、航路計画システム。
前記障害物情報は、
前記移動体に装着されたレーダー、ライダー、ソナー、イメージセンサのうち、少なくともいずれか１つのデバイスによって検知された情報、
前記自動識別システム受信器によって受信された情報、
前記移動体以外の他船によって送信された情報、または
前記移動体以外の場所で無線通信によって検知された情報
のいずれかを含む、航路計画システム。
【請求項19】
請求項１８に記載の航路計画システムであって、
前記障害物情報は、さらに他船、潮流、気象、岩礁、または座礁船のうち少なくとも１つを含む、他の物に関する情報を含んでいる、
航路計画システム。
前記障害物情報は、さらに他船、潮流、気象、岩礁、または座礁船のうち少なくとも１つを含む、他の物に関する情報を含んでいる、
航路計画システム。
【請求項20】
請求項１９に記載の航路計画システムであって、さらに、
表示画像上に前記計画航路とともに前記避航経路を表示するディスプレイを備えている、航路計画システム。
表示画像上に前記計画航路とともに前記避航経路を表示するディスプレイを備えている、航路計画システム。
【請求項21】
請求項２０に記載の航路計画システムであって、さらに、
前記出航地から前記目的地までの前記移動体の航行に対する１または複数の航路を提供するルート計画部と、
前記障害情報を取得する１または複数のセンサ部と
を備える、航路計画システム。
前記出航地から前記目的地までの前記移動体の航行に対する１または複数の航路を提供するルート計画部と、
前記障害情報を取得する１または複数のセンサ部と
を備える、航路計画システム。
【請求項22】
航路計画方法であって、
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得し、
前記移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得し、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得し、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出し、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定し、
該最大衝突リスク障害物を含む１または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出し、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定する、
航路計画方法。
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得し、
前記移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得し、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得し、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出し、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定し、
該最大衝突リスク障害物を含む１または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出し、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定する、
航路計画方法。
【請求項23】
請求項２２記載の航路計画方法であって、
前記避航経路の航行の要否は、
前記輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と前記輻輳リスク値を比較して決定する、
航路計画方法。
前記避航経路の航行の要否は、
前記輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と前記輻輳リスク値を比較して決定する、
航路計画方法。
【請求項24】
請求項２３記載の航路計画方法であって、
前記避航経路の航行の要否は、さらに、
前記最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して決定する、
航路計画方法。
前記避航経路の航行の要否は、さらに、
前記最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して決定する、
航路計画方法。
【請求項25】
請求項２４に記載の航路計画方法であって、さらに、
前記避航経路の設定が必要と決定したとき、前記計画航路のうち前記移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する、
航路計画方法。
前記避航経路の設定が必要と決定したとき、前記計画航路のうち前記移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する、
航路計画方法。
【請求項26】
請求項２５に記載の航路計画方法であって、さらに、
前記未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に前記計画航路とは異なる経路の１または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させ、
避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する、
航路計画方法。
前記未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に前記計画航路とは異なる経路の１または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させ、
避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する、
航路計画方法。
【請求項27】
請求項２６記載の航路計画方法であって、
前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画方法。
前記複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する、
航路計画方法。
【請求項28】
請求項２５乃至請求項２７のいずれかの請求項に記載の航路計画方法であって、さらに、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画方法。
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記輻輳リスク値を算出する、
航路計画方法。
【請求項29】
請求項２８に記載の航路計画方法であって、
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて前記移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、
選定された前記避航経路に対応する前記最大の衝突リスク値が前記計画航路に対する前記最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、
小さいとき前記避航経路の航行を要と判断する、
航路計画方法。
前記避航経路候補パターンのそれぞれについて前記移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の前記最大の衝突リスク値を算出し、
前記最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、
選定された前記避航経路に対応する前記最大の衝突リスク値が前記計画航路に対する前記最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、
小さいとき前記避航経路の航行を要と判断する、
航路計画方法。
【請求項30】
請求項２９に記載の航路計画方法であって、
前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である前記避航経路候補パターンのうち、前記移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定する
航路計画方法。
前記最大の衝突リスク値と前記輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である前記避航経路候補パターンのうち、前記移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定する
航路計画方法。
【請求項31】
コンピュータに実行可能なプログラムであり、コンピュータで実行されると、
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得させ、
前記移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得させ、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得させ、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出させ、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定させ、
該最大衝突リスク障害物を含む１または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出させ、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定させる、
コンピュータプログラム。
水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得させ、
前記移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得させ、
前記移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得させ、
前記移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出させ、
前記障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定させ、
該最大衝突リスク障害物を含む１または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出させ、
前記輻輳リスク値に基づいて、前記移動体の、前記計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定させる、
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主に船舶を安全に航行させるための船舶航行システムに関するものであり、より具体的には、自船の周囲に複数の障害物がある場合でもこれらの障害物との衝突を回避して船舶を安全に航行させるための航路計画システムおよび航路計画方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、船舶やその他の移動体は、航行を開始する前に、出航地または出発地から目的地までの航海の計画航路（ルート）を設定する。現在、船舶などの移動体には、移動体を安全に移動させるために、計画航路を生成し、計画航路を監視するためのナビゲーションシステムおよび装置が置かれる場合がある。
【0003】
これらの従来の航路計画システムでは、他船など他の障害物との衝突を回避するに自船などの移動体自らの位置と計画航路上にある近くにいる障害物や他舶の位置を検知して識別し、追尾するために複数のセンサ部を用いて移動体情報や障害物情報を取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】ＵＳ２０２０／０３１０４３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、計画航路を航行中に、付近の障害物や計画航路を横切る可能性のある他の船舶の出現などの人為的要因により、計画航路を変更しなければならない場合がある。また、海洋条件の急変や潮汐、その他の外乱要因などの自然要因により、予定する航路から航路の変更を余儀なくされることがある。
【0006】
このため、船舶運航者（オペレータ）は、周辺の障害物や他船との衝突を回避し、自船などの移動体を計画航路に沿って安全に航行しなければならず、また、海洋の状態や潮汐を航行するための支援を必要とする場合もある。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、上記の要求に応え、複数の障害物や他の船舶との衝突を回避することで、船舶の運航要員が移動体を安全に航行することを支援するシステム、装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の航路計画システムは、水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得する計画航路取得部と、移動体の位置および移動方向を含む移動体情報を取得する移動体情報取得部と、移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置および移動方向を含む障害物情報を取得する障害物情報取得部とを備えている。そして、移動体情報と障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出する衝突リスク値算出部と、複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出する輻輳リスク値算出部と、輻輳リスク値に基づいて、移動体の、計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定するリスク評価部と、を備えている。
【0009】
移動体情報には、さらに移動体の移動速度を含み、障害物情報には障害物の移動速度を含んでいてもよいし、これらは所定周期で検知される位置と方位から算出してもよい。
【0010】
ここで、リスク評価部は、輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と輻輳リスク値を比較して輻輳リスク評価結果を出力する輻輳リスク評価部を備え、輻輳リスク評価結果に基づいて避航経路の航行の要否を決定してもよい。
【0011】
また、本発明の航路計画システムは、さらに障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定する最大衝突リスク障害物選定部を備え、リスク評価部はさらに、最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して最大衝突リスク評価結果を出力する最大衝突リスク評価部を備え、輻輳リスク評価結果と最大衝突リスク評価結果とに基づいて避航経路の航行の要否を決定してもよい。
【0012】
本発明の航路計画システムは、リスク評価部が避航経路の設定が必要と決定したとき、計画航路のうち移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定する避航経路設定部を備える。
【0013】
ここで、避航経路設定部は、さらに、未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に計画航路とは異なる経路の１または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させる避航経路候補パターン生成部と、避航経路候補パターンの中から避航経路を選定する避航経路選定部とを備えてもよい。
【0014】
本発明の航路計画システムは、輻輳リスク値算出部が、複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を含めた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値を算出してもよい。あるいは、複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値を算出してもよい。
【0015】
また、輻輳リスク値算出部は、障害物情報取得部が取得する障害物情報に対応する複数の障害物のうち、選定された複数の障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、輻輳リスク値を算出してもよい。輻輳リスク値算出部は、最大衝突リスク値の次に大きい衝突リスク値の準最大衝突リスク値に対応する準最大衝突リスク障害物と、準最大衝突リスク値より小さい衝突リスク値を有する障害物とを含む準最大衝突リスク障害物群のそれぞれの障害物に対応する衝突リスク値に基づいて、前記輻輳リスク値を算出してもよい。
【0016】
本発明の航路計画システムは、輻輳リスク値算出部が、複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値と前記避航経路の輻輳リスク値を算出する。
【0017】
ここで、衝突リスク値算出部は、１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて最大の衝突リスク値を算出し、輻輳リスク算出部は、１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて輻輳リスク値を算出する。
【0018】
また、衝突リスク値算出部は避航経路候補パターンのそれぞれについて移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の最大の衝突リスク値を算出し、避航経路選定部は最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを避航経路に選定し、選定された避航経路に対応する最大の衝突リスク値が計画航路に対する最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、小さいとき避航経路の航行を要と判断する避航経路航行判定部を備えている。
【0019】
ここで、輻輳リスク値算出部は移動体が選定された前記避航経路を航行する場合の避航経路輻輳リスク値を算出し、避航経路選定部はさらに、避航経路輻輳リスク値が計画航路に対する輻輳リスク値より小さいとき選定された避航経路の航行を要と判断する。
【0020】
避航経路選定部は、避航経路候補パターンのそれぞれについてさらに、移動体の該各避航経路候補パターンを航行する距離を加味して避航の要否を決定するようにしてもよい。
【0021】
避航経路選定部は、最大の衝突リスク値と輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である避航経路候補パターンのうち、移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを避航経路に選定してもよい。
【0022】
本発明の航路計画システムにおいては、障害物情報は移動体に装着されたレーダー，ライダー，ソナー，イメージセンサのうち少なくともいずれか１つのデバイスによって検知された情報、自動識別システム受信器によって受信された情報、移動体以外の他船によって送信された情報、または移動体以外の場所で無線通信によって検知された情報のいずれかを含むことができる。また、障害物情報は、他船，潮流，気象，岩礁，または座礁船のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。
【0023】
本発明の航路計画システムは、さらに、表示画像上に計画航路とともに避航経路を表示するディスプレイを備えていてもよい。さらに、出航地から目的地までの移動体の航行に対する１または複数の航路を提供するルート計画部と、障害情報を取得する１または複数のセンサ部とを備えていてもよい。
【0024】
本発明の航路計画方法は、水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得し、移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得し、移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得し、移動体情報と障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出し、障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定し、該最大衝突リスク障害物を含む１または複数の障害物を含む輻輳リスク障害物について、該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出し、輻輳リスク値に基づいて移動体の計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定する。
【0025】
ここで、避航経路の航行の要否は、輻輳リスク値に対し設定された輻輳リスクしきい値と輻輳リスク値を比較して決定してもよい。また、避航経路の航行の要否は、最大の衝突リスク値に対して設定された衝突リスクしきい値と該最大の衝突リスク値とを比較して決定してもよい。
【0026】
本発明の航路計画方法であって、さらに、避航経路の設定が必要と決定したとき、計画航路のうち移動体の未航行航路の一部または全部に、該計画航路とは異なる避航経路を設定するようにしてもよい。
【0027】
さらに、未航行航路上の避航開始点と計画航路復帰点の間に計画航路とは異なる経路の１または複数の避航経路の候補となる避航経路候補パターンを発生させ、避航経路候補パターンの中から避航経路を選定するようにしてもよい。また、複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路の輻輳リスク値を算出してもよい。
【0028】
本発明の航路計画システムであって、さらに、１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて前記最大の衝突リスク値を算出し、１または複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて輻輳リスク値を算出するようにしてもよい。
【0029】
避航経路候補パターンのそれぞれについて移動体が該避航経路候補パターン航行する場合の最大の衝突リスク値を算出し、最大の衝突リスク値が所定のしきい値以下となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定し、選定された避航経路に対応する最大の衝突リスク値が計画航路に対する最大の衝突リスク値より小さいかを判定し、小さいとき前記避航経路の航行を要と判断するようにしてもよい。
【0030】
最大の衝突リスク値と輻輳リスク値がともに所定のしきい値以下である避航経路候補パターンのうち、移動体が航行する距離が最小となる避航経路候補パターンを前記避航経路に選定してもよい。
【0031】
本発明の航路計画プログラムは、コンピュータに実行可能なプログラムであり、コンピュータで実行されると、水上を移動する移動体の計画航路を示す計画航路情報を取得させ、移動体の位置、移動方向および移動速度を含む移動体情報を取得させ、移動体の周辺に存する複数の障害物のそれぞれについて、位置、移動方向および移動速度を含む障害物情報を取得させ、移動体情報と前記障害物情報に基づいて、該移動体と各障害物との衝突のリスク度合いを示す衝突リスク値を算出させ、障害物の中で最大の衝突リスク値に対応する最大衝突リスク障害物を選定させ、該最大衝突リスク障害物を含む１または複数の前記障害物を含む輻輳リスク障害物について該輻輳リスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す輻輳リスク値を算出させ、輻輳リスク値に基づいて、移動体の計画航路とは異なる経路を有する避航経路の航行の要否を決定させる。
【0032】
本明細書では、「衝突リスク値」、「輻輳リスク値」など「リスク値」と言う用語が記載されているが、リスクを所定のルールに基づいて数値化したものであり、危険度といってもよい。「衝突リスク値」は、衝突の怖れがある障害物（船舶）に対する、その衝突の可能性の度合いを所定の基準により数値化したものであり、「輻輳リスク値」は、衝突の怖れがある障害物が複数ある場合のその複数の障害物のうちのいずれかとの衝突の可能性の度合いを所定の基準により数値化したものである。
【0033】
計画航路は出航地から目的地までの全航路に限定されず、計画航路のうち、すでに出航し航行中の移動体の現在の位置より先の航路であってもよいし、さらに、将来通過する予測位置より先の計画航路であってもよい。また、計画航路に代えて、移動体の避航経路を生成し、それを計画航路に代えて上記を適用してもよい。
【0034】
輻輳リスクとは、輻輳リスクとなる可能性のある複数の障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す概念である。一例として、輻輳リスクがない状態を示す０から輻輳リスクが障害物の中で最大の衝突リスクを示す最大衝突リスク値と同じ１までの範囲の前記複数の衝突リスク値に基づいて、前記計画航路の輻輳リスク値を算出する。ここでは、輻輳リスク値の範囲は０から１の数値範囲で示しているが、これに限定されるものではない。
【0035】
さらに、前記避航経路の輻輳リスク値についても決定する。輻輳リスク値算出部は、上記複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた、複数の衝突リスク値に基づいて、前記計画航路と前記避航経路のそれぞれの輻輳リスク値を算出する。最大衝突リスク値を除いた、複数の衝突リスク値に基づいた輻輳リスク値の算出の一例として、算出の対象となるそれぞれの衝突リスク値の論理和の値を算出し、これを輻輳リスク値とする。但し、論理和による算出はあくまでも一例であり、単純に論理和によるのではなく、衝突リスクの高い順に高い係数を乗じた上で加算するなど、障害物の同時接近の度合いに応じた数値を示せるのであれば上記一例には限定されない。
【0036】
発明を実施するための形態の欄でも詳述するが、最大リスク値を有する障害物を輻輳リスク値算出の対象に含めても除いてもそれぞれに意味がありどちらも採り得る。
【発明の効果】
【0037】
計画航路上で複数の障害物が検知された場合に、移動体の現在位置や予測位置よりも前方に避航経路を生成することで、船舶運航者が安全に航行するために直感的に利用できる視覚情報を表示する手立てがないという問題を解決する。
【0038】
そして、本発明の航路計画システムは、船舶運航者が表示部の画面に表示される避航経路上で、障害物となる船舶、地形などの複数の周囲障害物との衝突を回避することにより自船などの移動体を安全に航行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
課題を解決するための手段について例示された実施形態は、図面を参照することによってよりよく理解されるであろう。ここで、類似の部分は、全体を通して同様の数字で指定される。以下の説明は、あくまでも一実施携帯としてのみ意図されており、ここで主張されている課題とそれを解決するための手段と一致するシステム、装置および方法の特定の選択された実施形態を単純に示している。
【図1】本発明の航路計画システムの一実施形態による、自船など操作により水上を移動する移動体を安全に航行するための航路計画システムの構成を示すブロック図である。
【図2】一実施形態の説明のための図であって、自船を囲む領域における自船と他船との位置関係を示す図である。
【図3】一実施形態の説明のための図であって、自船を囲む領域における自船と他船との位置関係を示す図であるが、ここでは自船が計画航路上にあるが針路に対して傾いた方向を向いている。
【図4】本発明の航路計画システムの別の一実施形態による、自船など操作により水上を移動する移動体を安全に航行するための航路計画システムの構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の航路計画システムの一実施形態におけるリスク評価部とそれに関連する構成の一例を示す図である。
【図6】本発明の航路計画システムの一実施形態による、計画航路に沿った障害物に関連する衝突リスク値の決定を示す図である。
【図7】本発明の航路計画システムの一実施形態による、自船が障害物に接近したときの衝突リスク値の決定を示す図である。
【図8】一実施形態の説明のために示した、自船と障害物が最も近い距離に位置するまでの時間と衝突リスク値との関係を示している。
【図9】本発明の航路計画システムの別の実施形態による、自船が障害物に接近したときの衝突リスク値の決定を示す図である。
【図10】本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態による、自船が障害物に接近したときの衝突リスク値の決定を示す図である。
【図11】本発明の航路計画システムの別の実施形態による移動体（または自船）を安全に航行するための航路計画システムのブロック図である。
【図12】本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態による移動体（または自船）を安全に航行するための航路計画システムのブロック図である。
【図13】本発明の航路計画システムにおける避航経路設定部の構成の一例を示す図である。
【図14】本発明の航路計画システムにおける避航経路候補パターンが生成される一例を示す図である。
【図15】一実施形態の説明のために示した、自船（移動体）が避航経路を辿っている場合に設定される自船の避航経路を示す図である。
【図16】本発明の実施形態による航路計画方法を示すフローチャートの一部である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
ここでは本発明の航路計画システムの実施形態について例をあげて説明する。他の例示的な実施形態または特徴をさらに利用することができ、ここに提示された主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の変更を加えることができる。
【0041】
ここに記載されている例示的な実施形態は、限定的なものではない。ここに一般的に記載され、図面に例示されている本発明の形態は、ここで明示的に意図されている多種多様な異なる構成で、配置、置換、結合、分離、および設計することができることは容易に理解されるであろう。
【0042】
以下の詳細な説明では、その一部を構成する添付図面を参照する。
【0043】
図１は、本発明の一実施形態による、移動体２００を安全に航行するための航路計画システム１００の構成を示すブロック図である。図２および図３は、本発明の航路計画システムの一実施形態による、自船２００を囲む所定の領域を図示する。以下、移動体２００は適宜に自船２００ともいうことにする。
【0044】
航路計画システム１００は、出航地から目的地まで自船２００を航行させるために、自船２００自体に装備することができる。航海が開始されたら、出航地と目的地の間で自船２００が辿るべき経路である計画航路２０２に沿って自船２００が適切に航行をしているか、航路計画システム１００によって監視される。
【0045】
航路計画システム１００は、自船２００が障害物として認識された船、悪海況や天候、その他の障害物とする周囲の障害物との衝突を回避し安全に航行できるようにすることを目的に使用される。船舶運航者、すなわち自船２００を運航するオペレータは、航路計画システム１００の支援を受けて、計画航路２０２に沿って自船２００を航行する。
【0046】
図２および図３に示されているように、本実施形態において計画航路２０２は自船２００が航行し安全に目的地に到達するために辿るべき航路であり、計画航路２０２は自船２００の航路と自船２００の現在位置からの針路方向を示している。
【0047】
航路計画部２は、自船２００の航行のために複数の航路を格納するように構成されている。本実施形態では、船舶運航者は、本発明は航路計画システムの機能に応じて様々な機能を実行するために、航路計画システム１００と操作可能に接続された様々な周辺機器を操作することができる。例えば、ユーザは、キーボードやマウスなどの周辺機器を操作することで、自船２００の航行の出航地の位置や目的地について、航路計画システム１に各種指示を与えることができる。
【0048】
航路計画部２は、ユーザから取得した発信元の場所や目的地などの情報に基づいて、出航地から目的地までの自船２００の航行のための１または複数の航路を提供することができる。本実施形態では、各航路は、航海の日時、気象条件、潮汐条件などを含むことができ、これらの情報と関連付けることができる。
【0049】
航路計画部２は、出航地の位置から目的地までの自船２００の航行のための計画航路２０２としての経路の選択について、船舶運航者またはそれに関連する者からからユーザ入力を受け取る。本実施形態では、船舶運航者が移動する経路を選択するが、別の実施例として、現在の気象条件、移動時間、潮汐または潮流条件などに基づいて、航路計画部２自体の判断によって最適な経路を選択してもよい。
【0050】
航路計画システム１は、計画航路２０２に沿って、自船２００を安全に出発地から目的地まで航行させるために、自船２００の周囲の領域にある他船などの移動体２００と複数の障害物２０４、２０６に関連する情報を利用する。全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器３は、一般的には自船２００上に装着されており、自船２００の位置、移動方向、速度などの移動体情報を取得する。ＧＮＳＳ受信器３は、衛星信号を受信し、自船２００に関する上記移動体情報を正確に取得する。
【0051】
１または複数のセンサ部４は、自船２００の航行を妨げる可能性のある複数の障害物２０４、２０６の位置、移動方向、速度を含む障害物情報を取得する。センサ部４は、１または複数の航海電子機器に対応してもよい。センサ部４の具体的な構成としては、無線検出測距（ＲＡＤＡＲ）装置、光検出測距（ＬＩＤＡＲ）装置、音響航法測距（ＳＯＮＡＲ）装置、自動識別システム（ＡＩＳ）受信機、自船２００に搭載されたカメラやビデオレコーダなどのイメージセンサなど探知または検知する機能を備えたデバイスである。センサ部４は自船２００の航行の障害物となるものを検知できればよく、上記に限られないし、さらに、自船に装着されたセンサに限定されず他船や陸地の管理局などから送信された情報によってもよい。
【0052】
本実施形態では、障害物情報には、レーダー、ＬＩＤＡＲ装置、ＳＯＮＡＲ装置、イメージセンサのいずれかまたは少なくとも１つが検出した情報、ＡＩＳ受信機が取得した情報、他の船舶から送信された情報、自船２００以外の場所で無線通信を検出して取得した情報が含まれるものとする。
【0053】
本実施形態では、理解を容易にするために、計画航路２０２に沿った複数の障害物２０４および２０６は２つだけであるが、障害物の数は２だけに限定されずそれ以上であってもよい。他の様々な実施形態では、計画航路２０２を横断または接近しようと計画している、あるいはその怖れがある複数の障害物は、本発明の範囲から逸脱することなく、２以上の任意の数の障害物を含んでいてもよい。
【0054】
本実施形態では、障害物情報はさらに、他の船舶、潮流、気象、岩礁、座礁船の少なくとも１つを含む他の移動体に関する情報を含む。他の移動体に関する情報は、複数の障害物２０４、２０６の情報を取得するのと同様の方法で取得され得る。
【0055】
図１に示すように、航路計画システム１は、計画航路取得部１１、移動体情報取得部１２、障害物情報取得部１３、衝突リスク値算出部１４、輻輳リスク値算出部１５、リスク評価部１６を備えている。ここでは図１に加えて、図２および図３をそれぞれ適宜に参照して説明する。
【0056】
計画航路取得部１１は、船舶運航者が計画航路２０２として選択した計画航路を受信するものであり、航路計画部２とは操作可能に通信接続されている。移動体情報取得部１２は、自船２００に関連付けられた移動体情報を受信するために、ＧＮＳＳ受信器３と動作可能に接続されており通信することができる。さらに、移動体情報取得部１２は、受信した移動体情報を記憶するように構成されている。
【0057】
障害物情報取得部１３は、複数の障害物２０４および２０６に関連する障害物情報を受信するために、１または複数のセンサ部４と動作可能に接続されており通信することができる。障害物情報取得部１３は、センサ部４によって検知された、自船２００が通過する計画航路を横断する、あるいは計画航路に接近する複数の障害物２０４、２０６の各障害物の位置、移動方向、速度を含む障害物情報を受信するように構成されている。本実施形態では、計画航路は、自船２００が航行を予定する計画航路２０２である。障害物情報取得部１３は、さらに上記の障害物情報を格納するように構成されている。
【0058】
本実施形態では、移動体情報取得部１２は自船２００の移動体情報を定期的に取得し、障害物情報取得部１３は複数の障害物２０４、２０６の障害物情報を定期的に取得する。
【0059】
衝突リスク値算出部１４は、計画航路取得部１１、移動体情報取得部１２、障害物情報取得部１３と操作可能に接続されており、それぞれと通信することができる。衝突リスク値算出部１４は、航行を予定する航路として、計画航路２０２、自船２００の移動体情報、複数の障害物２０４、２０６の障害物情報を受信し、それによる自船２００との衝突のリスクを数値化したリスク値を算出する。具体的な衝突リスク値、輻輳リスク値の算出については後述する。
【0060】
衝突リスク値算出部１４は、さらに、移動体情報と障害物情報とに基づいて、計画航路２０２上にあることが予想される複数の障害物２０４、２０６に対する複数の衝突リスク値を算出するように構成されている。自船２００と複数の障害物２０４、２０６の位置、移動方向、速度から、複数の衝突リスク値を算出してもよい。複数の衝突リスク値は、自船２００と複数の障害物２０４、２０６との衝突のリスク値を示す。
【0061】
本実施形態では、障害物２０４と障害物２０６がそれぞれ予測される将来の経路２０８と２１０に沿って航行しており、自船２００が計画された航路に沿って航行を続けている場合、予測される将来の経路２０８と２１０と計画された自船２００の航路が、図に示されているようなポイントで干渉、衝突する可能性がある。
【0062】
図２および図３に示されているような場合、計画航路に関連する複数の衝突リスク値が高く、自船２００と複数の障害物２０４および２０６との衝突リスクが高くなる。障害物２０４に伴う衝突リスク値の決定については、後ほど図６乃至図１０を参照して詳細に説明する。
【0063】
図１に戻って、輻輳リスク値算出部１５は、衝突リスク値算出部と操作可能に接続され、衝突リスク値算出部１４と通信して計画航路２０２に沿った複数の障害物２０４および２０６に関する複数の衝突リスク値を受信するように構成されている。さらにここでは、輻輳リスク値算出部１５は、複数の衝突リスク値に基づいて、現在の経路方向に沿った計画航路２０２に関連する輻輳リスク値を決定するように構成されている。輻輳リスク値は、輻輳領域にあるリスク障害物に含まれる障害物のそれぞれに対応する衝突リスク値に基づいて該輻輳リスク障害物に含まれる障害物の同時接近の度合いを示す。
【0064】
輻輳リスク値算出部１５は、複数の障害物２０４、２０６に対応する算出の一例として、複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路２０２に対応する輻輳リスク値を決定する。本実施形態においては、輻輳リスク値算出部１５は、複数の衝突リスク値のうち、最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて、計画航路２０２の輻輳リスク値を求める。
【0065】
ここでいう「論理和」とは、論理演算でいう二つの命題のいずれか一方あるいは両方が真のときに真となり、いずれも偽のときに偽となる、すなわち、論理回路や２進数の数値による論理和は二つの入力のいずか一方あるいは両方が１のとき出力が１となり、いずれも０の場合に０になるという論理を基礎にしたものをいう。例えば、４つの障害物Ｏｂｓ（１）、Ｏｂｓ（２）、Ｏｂｓ（３）、Ｏｂｓ（４）があって衝突リスク値がそれぞれ、０．３、０．５、０．７、０．９であったとすると、最大の衝突リスク値はＯｂｓ（４）の０．９であり、これを除いた３つのＯｂｓ（１）乃至Ｏｂｓ（３）の論理和を求めると０．７となる。
【0066】
図４は、本発明の航路計画システムの別の一実施形態による、自船など操作により水上を移動する移動体を安全に航行するための航路計画システムの構成を示すブロック図である。図１との相違点は、図４に示す実施形態では、最大衝突リスク値選定部１８を備えていることである。
【0067】
最大衝突リスク値選定部１８は、衝突リスク値算出部１４で算出された複数の障害物のそれぞれに対する衝突リスク値のうち、最大の衝突リスク値を有する障害物、すなわち衝突リスクが最も高い障害物を選定する。本実施形態では、上述の通り、最大衝突リスク値を有する障害物に対しては最優先に衝突の可能性を評価し、必要に応じて回避行動をとらないといけない。
【0068】
他方、最大衝突リスクを有する障害物以外については、同時接近の度合いにより生じる衝突リスク、すなわち輻輳リスクを評価する。これを行うために、最大衝突リスク値以外の衝突リスク値を有する１又は複数の障害物最大衝突リスク値以外の衝突リスク値を有する１又は複数の障害物の集合については輻輳リスク値算出部１５によりこれらの衝突リスク値が入力され、輻輳リスク値が算出される。
【0069】
なお、本実施形態では、最大衝突リスク値を有する障害物との衝突リスクは個別に評価されるので、これを除いているが含めたままでもよい。また、最大衝突リスク値を有する障害物を除いて輻輳リスク値を算出する場合には、最大リスク値に続く準最大リスク値を有する障害物を含めて輻輳リスク値を算出した方がより適切に輻輳リスク値を算出できる。
【0070】
ところで、衝突リスクの評価においては、最大衝突リスク値を有する障害物を除いたその他の１または複数の障害物のそれぞれの衝突リスク値に基づいて輻輳リスク値を算出し、最大衝突リスク値と輻輳衝突リスク値を別々に分けて評価した方がよい。最大衝突リスク値を有する障害物との衝突回避を最優先に考えるべきだからである。そして、衝突回避行動をとる際にその他の衝突リスク、例えば、その次に衝突リスク値の高い準最大衝突リスク値を有する障害物を含めた障害物との衝突リスクを考えればよいからである。但し、輻輳リスク値を算出する際に最大衝突リスク値を含めて算出してもよい。
【0071】
図５は、本発明の航路計画システムの一実施形態におけるリスク評価部とそれに関連する構成の一例を示す図である。最大衝突リスク値選定部１８で選定された最大障害リスク値はそのままリスク評価部１６にある最大衝突リスク評価部２０において所定の最大衝突リスクしきい値との比較によりリスク評価される。
【0072】
一方、最大衝突リスク値を除く衝突リスク値は輻輳リスク値算出部１５に入力されて輻輳リスク値が算出され、これはリスク評価部１６の輻輳リスク評価部１９において所定の輻輳リスクしきい値との比較によりリスク評価される。
【0073】
本実施形態では、リスク評価部１６は最大衝突リスク値と輻輳リスク値の双方がそれぞれの所定のしきい値以下であれば衝突リスクがないと判断しリスク評価結果を出力する。一方でもしきい値を上回るようであれば、衝突リスクがあると判断する。但し、最大衝突リスク値がしきい値を下回っていれば輻輳リスク値がしきい値を上回っていても喫緊の衝突リスクは小さいと判断することもできる。
【0074】
上述の通り、リスク評価部１６は輻輳リスク値算出部１５と連動して動作可能であり、計画航路２０２に関連付けられた輻輳リスク値を取得する。リスク評価部１６はさらに、計画航路２０２に関する輻輳リスク値に基づいて、自船２００が計画航路２０２から避航すべきか、計画航路２０２に沿った航行を継続すべきかを判断する。潜在的な衝突リスクは、計画航路２０２の輻輳リスク値を評価することによって判断することができる。輻輳リスク値が高い場合、自船２００は計画航路２０２を回避し、複数の障害物２０４、２０６との衝突を避けるため、避航経路２１２などの別ルートを航行することになる。
【0075】
本実施形態では、輻輳リスク値に基づいて自船２００が計画航路２０２から避航する必要があるとリスク評価部１６が判断した場合、航路計画システム１は、図２および図３に示すように、自船２００の現在位置または自船が将来航行する予測位置、すなわちこれら起点となる基準点(またはウェイポイント)２１４から、避航経路２１２を経由して自船２００を航行させるよう船舶運航者に促す。これは画面上の警告表示や音声など種々の手段が想定され得る。
【0076】
本実施形態では、自船２００が計画航路２０２に従って航行している場合、航行すべき予定航路は計画航路２０２であるが、本発明の範囲はそれに限定されないことは当業者には明らかであろう。別の実施形態として、本発明の範囲を逸脱せずに、自船２００が避航経路２１２を辿っているときに航行すべき航路は避航経路２１２となることも想定され得る。
【0077】
別の実施形態として、自船２００が避航経路２１２に沿って航行している場合、衝突リスク値算出部１４は、移動体情報と障害物情報に基づいて、避航経路２１２（避航のために予定された経路）に沿った複数の障害物２０４、２０６に関連する複数の衝突リスク値を求めるようにしてもよい。
【0078】
輻輳リスク値算出部１５は、複数の衝突リスク値に基づいて避航経路２１２に伴う輻輳リスク値を算出する。輻輳リスク値算出部１５は、例えば上述したように、複数の障害物２０４、２０６に対応する複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて避航経路２１２に対応する輻輳リスク値を算出する。本実施形態では、輻輳リスク値算出部１５は複数の衝突リスク値のうち最大衝突リスク値を除いた複数の衝突リスク値の論理和の値に基づいて避航経路２１２の輻輳リスク値を決定している。
【0079】
リスク評価部１６は、避航経路２１２に伴う輻輳リスク値に基づいて、自船２００が避航経路２１２を外れるか、避航経路２１２を継続して航行すべきかを判断する。航路計画システム１は、自船２００が通過する計画航路、すなわち計画航路２０２または避航経路２１２に沿って、複数の障害物２０４、２０６との衝突回避の処理を繰り返し、計画航路上では衝突の危険性が高い場合には避航経路を再計算、再設定する。
【0080】
図１、図２および図３を参照して、航行制御部５は、リスク評価部１６と操作可能に接続されており通信するようにしてもよい。航行制御部５は、自船２００が計画航路２０２または、障害物を回避するために設定された避航経路２１２から外れてさらに回避するか、計画航路２０２または避航経路２１２に沿って航行を継続するかの判断に基づいて、自船２００の航行を監視し制御するように構成されている。
【0081】
航行制御部５が、障害物を回避するためにいったん設定された避航経路２１２から外れてさらに回避する場合があるというのは、避航経路２１２を航行中にさらに別の障害物が接近し、これもさらに回避しなければならない状態が想定され得るからである。
【0082】
自船２００の航行を制御するために、航行制御部５は自船２００の位置、移動方向、速度を制御することができる。自船２００が計画航路２０２または避航経路２１２を回避するとの判断に基づき、航行制御部５は、避航経路２１２または計画航路２０２、当初の避航経路２１２とは別の避航経路などの航路に沿って自船２００を航行させることもある。
【0083】
一例として、自船２００の実際の航行の方向に基づいて、図２に示すように、現在の自船２００の航行の方向は計画航路２０２に沿っている。別の例では、自船２００の実際の航行の方向に基づいて、図３に示すように、自船２００の現在の航行の方向は避航経路２１２に沿っている。
【0084】
表示部６は、後述する目的のための船舶計器として、自船２００に搭載されているか、自船２００に搭載されるリスク評価部１６に電気的に接続されている。表示部６には、自船２００が辿るべき計画航路２０２が表示される。
【0085】
自船２００が計画航路２０２から避航した場合、表示部６は、複数の障害物２０４、２０６との衝突を回避するために自船２００が航行する避航航路２１２を表示する。また、自船２００が避航航路２１２から外れて回避する場合、表示部６は複数の障害物２０４、２０６との衝突を回避するために自船２００が航行する別の避航航路を表示する。これにより、船舶運航者は、複数の障害物２０４、２０６との衝突を回避することができ安全に自船２００を航行させることができる。
【0086】
図６は、本発明の航路計画システムの一実施形態による、計画航路に沿った障害物２０４に関連する衝突リスク値の決定の様子を示している。衝突リスク値算出部１４は、移動体情報と障害物情報に基づいて、障害物２０４に対する衝突リスク値を算出する。ここでは、自船２００と障害物２０４の位置、移動方向、速度に基づいて、障害物２０４の衝突リスク値を決定する。
【0087】
衝突リスク値算出部１４は、さらに、移動体情報と障害物情報に基づいて、自船２００と障害物２０４との間の最接近距離Ｄｃと特定方向の最接近距離ＤｘまたはＤｙの双方または一方を求めるように構成されている。本実施形態では、最接近距離Ｄｃは、自船２００の現在位置と最接近点３０２との距離である。図中、垂直方向（例えば、自船２００から見て航行の方向）の最接近距離Ｄｘは、自船２００の現在位置と垂直方向の最接近点３０４との距離である。
【0088】
上記垂直方向に垂直な方向（ここでは船の航行方向に対して横方向になり、水平方向と言うことにする。）の最接近距離Ｄｙは、自船２００の現在位置と水平方向最接近地点３０６との距離である。衝突リスク値算出部１４は、自船２００と障害物２０４の位置関係、自船２００と障害物２０４の相対速度、自船２００と障害物２０４の移動方向と速度から、自船２００と障害物２０４が接近したときの最接近距離Ｄｃ、Ｄｘ、Ｄｙを算出する。
【0089】
衝突リスク値算出部１４は、自船２００と障害物２０４との最接近距離Ｄcと特定方向の最接近距離ＤｘまたはＤｙの少なくとも一つに基づいて、障害物２０４の衝突リスク値を求める。
【0090】
本実施形態では、最接近距離Ｄｃが所定距離以下でリスク評価部１６は衝突リスクが高いと判断した場合には、自船２００は障害物２０４を回避する必要がある。この場合、自船２００は計画航路２０２を外れこれとは異なる経路、すなわち設定される避航経路２１２に沿って航行する。一方、最接近距離Ｄｃが所定距離より大きい場合、リスク評価部１６は衝突リスクが低いと判断し、自船２００は計画航路２０２をそのまま継続して航行してよい。
【0091】
別の実施形態では、特定方向の最接近距離ＤｘまたはＤｙが所定距離以下でリスク評価部１６が衝突リスクは高いと判断した場合には、自船２００は計画航路を避けて別の経路、すなわち避航経路で航行することにより障害物２０４を回避する必要がある。一方、特定方向ＤｘおよびＤｙの最接近距離が所定距離より大きい場合、リスク評価部１６は衝突リスクが低いと判断し、この場合、自船２００は計画航路をそのまま継続して航行してもよい。
【0092】
本実施形態において、自船２００と障害物２０４との位置関係を、垂直方向の最接近距離Ｄｘまたは水平方向の最接近距離Ｄｙの双方またはいずれかに基づいて特定することにより衝突リスク値を算出してもよい。一般的には、自船２００と障害物２０４が衝突する危険性は、障害物２０４が自船２００の前方を横切ると高くなる。
【0093】
本実施形態では、衝突リスク値算出部１４はさらに、自船２００が最も近い距離Ｄｃを横断するために必要な時間Ｔｃを決定するようにさらに構成されている。衝突リスク値算出部１４は、さらに最接近距離Ｄｃと、障害物２０４となる他船が最接近距離３０２に到達するのに要する時間Ｔｃを基に、計画航路２０２の起点（例えば、出航地）から目的地に向かって自船２００が航行している場合の障害物２０４の衝突リスク値を求める。他船が最接近距離３０２に到達するのに要する時間Ｔｃは、移動体情報と障害物情報に基づいて算出される。
【0094】
自船２００と障害物２０４との最接近距離Ｄｃに基づいて衝突リスク値を算出すると、自船２００が障害物２０４に接近するまでの時間が非常に長い場合でも衝突リスク値は増加する。その結果、自船２００はしばらくしてから障害物２０４との衝突を避けるために計画航路を外れなければならなくなる場合がある。そこで、本実施形態では、自船２００と障害物２０４との最接近距離Ｄｃと、自船２００が最接近点３０２に到達するまでに要する時間Ｔｃをも考慮して障害物２０４に関連する衝突リスク値を決定する。
【0095】
一例として、障害物２０４に対する衝突リスク値は、以下の数式（１）に基づいて算出、決定される。
【0096】
【数1】
【0097】
図７は、本発明の航路計画システムの一実施形態による、自船２００が障害物２０４に接近したときの衝突リスク値の決定の様子を示している。自船２００を中心とした楕円形の領域４０２に障害物２０４が進入すると、衝突リスク値が高くなる。ここでは一例として、楕円形の領域４０２は、前方１．５ＮＭ（ノーティカルマイル）、後方０．２ＮＭ、自船２００の側面０．５ＮＭ以内の領域に基づいて決定される。自船２００と障害物２０４との距離が縮まると衝突リスク値が大きくなる。
【0098】
したがって、衝突リスク値は、自船２００と障害物２０４との距離に反比例するような関係になる。
【0099】
図７はさらに、衝突リスク値と、自船２００と障害物２０４との垂直方向の距離との関係、および衝突リスク値と、自船２００と障害物２０４との水平方向の距離との関係を示している。ここでは一例として、垂直方向と水平方向の最近接距離ＤｘとＤｙの衝突リスク値を図７に示している。
【0100】
図８は、自船２００にとって障害物となる他船が最接近点３０２に到達するのに要する時間Ｔｃと衝突リスク値との関係を示している。時間Ｔｃが小さい場合、衝突リスク値は高くなる。ここに示す一例では、時間Ｔｃが所定時間以下の場合、衝突リスク値は高く、この状態では最大値１と決定される。
【0101】
図９は、本発明の航路計画システムの別の実施形態による、自船２００が障害物２０４に接近したときの衝突リスク値を決定する様子を示している。障害物２０４の障害物バンパーエリア６０２は、障害物２０４すなわち船舶の位置、移動方向、速度に基づいて決定される。障害物２０４の障害物バンパーエリア６０２は、障害物２０４の移動方向に基づく障害物２０４の予測未来の経路２０６上に位置する。
【0102】
障害物２０４の障害物バンパーエリア６０２は、障害物２０４と障害物２０４の周辺エリアを含んでいる。障害物２０４の障害物バンパーエリア６０２は、衝突を防止するために、自船２００の側面、前面、および背面でそれぞれ許容される最も近い距離である安全通過距離６０４ａ、６０４ｂ、および６０４ｃに基づいて決定することができる。
【0103】
また、障害物バンパーエリア６０２は接近禁止エリアに相当し、衝突する怖れのある方向、および自船２００と障害物２０４との距離を同時に認識することができる。自船２００と障害物２０４との垂直または水平方向６０６または６０８の最接近点（障害物２０４に対する）を、移動体情報と障害物情報を基に決定する。自船２００と障害物２０４との垂直方向または水平方向の最接近点６０６または６０８が障害物バンパーエリア６０２の外側にあるときは衝突の怖れはない。図９に示すように、本実施形態では、障害物２０４からＲｘの距離にある垂直方向の最接近点６０６も、Ｒｙの距離にある水平方向の最接近点６０８も、障害物バンパーエリア６０２には存在しないため、衝突の怖れはない。
【0104】
本実施形態では、衝突リスク値算出部１４は、自船２００と障害物２０４との相対速度に基づいて、自船２００が障害物バンパーエリア６０２に侵入するのに要する時間を算出する。衝突リスク値算出部１４はさらに、自船２００が障害物バンパーエリア６０２に侵入するまでの時間に基づいて、障害物２０４の衝突リスク値を算出する。
【0105】
図１０は、本発明の航路計画システムのさらに別の実施形態による、自船２００が障害物２０４に接近したときの衝突リスク値の決定を示している。自船２００の移動可能な移動体バンパー領域７０２は、自船２００の位置、移動方向、速度に基づいて決定される。自船２００の移動体バンパーエリア７０２は、自船２００の移動方向に基づいて自船２００の予定航路（すなわち、本実施形態の計画航路２０２）上に位置し、自船２００とその周辺領域を含む。
【0106】
自船２００に対する自船２００と障害物２０４との垂直方向の最接近点３０４または水平方向の最接近点３０６を、移動体情報と障害物情報に基づいて算出する。自船２００と障害物２０４との間の垂直方向の最近接点３０４および水平方向の最近接点３０６が移動体バンパーの外側にある場合、領域７０２に衝突の危険はないことになる。
【0107】
図１０に示すように、本実施形態では、自船２００からの距離Ｒｘで垂直方向３０４に最も近い点が移動可能な移動体バンパー領域７０２にあるため、衝突の危険性がある。自船２００が計画航路に沿って現在の方向に航行し続け、障害物２０４の障害物バンパーエリア６０２に侵入すると衝突の危険がある。
【0108】
本実施形態では、衝突リスク算出部１４は、自船２００と障害物２０４との相対速度に基づいて、移動可能な移動体バンパー領域７０２が障害物バンパー領域６０２に侵入するのに要する時間を自船２００と障害物２０４のそれぞれの速度と両者の距離に基づいて決定する。衝突リスク値算出部１４はさらに、移動体バンパー領域７０２が障害物バンパー領域６０２に侵入するまでの時間に基づいて、障害物２０４に関連する衝突リスク値を算出する。障害物２０４に関連する衝突リスク値は、図６乃至図１０に記載されている障害物２０４に関連する衝突リスク値の決定と同様の方法で決定されてもよい。
【0109】
図１１および図１２はともに、本発明の航路計画システムの別の実施形態による、自船２００を安全に航行するための航路計画システム１００を示すブロック図である。図１１に示す実施形態では最大衝突リスク値を含めて、図１２に示す実施形態では最大衝突リスク値を除いて輻輳リスク値を算出する以外に相違はない。図１に示す本発明の航路計画システムの一実施形態との違いは、図１１および図１２に示す一実施形態では避航経路を生成する避航経路設定部１７をさらに備えていることである。
【0110】
図１および図４に示す航路計画システム１００の一実施形態では障害物との衝突リスクを評価し、避航すべきか否かを決定することが主である。これに対して、図１１及び図１２に示す航路計画システム１００の一実施形態は、避航が必要と決定されたとき避航経路を生成し、その避航経路の衝突リスクを評価し最終決定をする点で異なる。以下、図１２に示す構成による一実施形態につき説明する。
【0111】
図１３は本発明の航路計画システムにおける避航経路設定部の構成の一例を示す図である。図１３に示す本発明の航路計画システムの一実施形態では、避航経路設定部１７は避航経路候補パターン生成部２２と避航経路選定部２１を有している。
【0112】
衝突リスク評価の結果、自船２００が計画航路を外れて避航経路を航行すべきと決定されると、避航経路候補パターン生成部２２は１又は複数の避航経路候補パターンを自動生成する。
【0113】
図１４は、本発明の航路計画システムにおける避航経路候補パターンが生成される一例を示す図である。避航経路候補パターン生成部２２は、計画航路２０２上の避航開始点ＷＰ１を起点に計画航路２０２上の復帰点ＷＰ４までを結ぶ１又は複数の航路パターンを自動生成する。この航路パターンはあらかじめ２点間を結ぶ複数の結節点とそれらの間を結ぶ直線または曲線を記憶しておいて避航開始点ＷＰ１と復帰点ＷＰ４に重ね合わせて避航経路候補パターンとしてもよいし、その都度適宜の関数により曲線を発生させてもよい。
【0114】
また、避航開始点ＷＰ１と復帰点ＷＰ４の位置も計画航路２０２上であれば避航経路候補パターンごとに任意に設定してよい。避航開始点ＷＰ１については、例えば衝突リスクが高まっている場合には現在自船が航行する位置を避航開始点ＷＰ１に設定するなど適宜に決めることができる。復帰点ＷＰ４の位置については、後述するように避航経路の距離の設定方針に従って決定すればよい。
【0115】
図１３に戻って、避航経路候補パターン生成部２２で生成された複数の避航経路候補パターンのそれぞれについて、衝突リスク値算出部１４により衝突リスク値を算出する。図１４に示されるように自船の近傍には衝突リスクがある障害物２０４，３０２，３０４，３０６，３０８、３１０、３１２が捕捉される。まず計画航路２０２を航行した場合の上記複数の障害物に対する衝突リスク値が算出され、さらにこの中で最大の衝突リスク値を有する最大衝突リスク障害物が選定され、最大衝突リスク値と輻輳リスク値が算出される。ここでは、障害物２０４が該当し衝突リスクが高いことから避航経路を設定すべきとの決定がされる。
【0116】
次に、避航経路候補パターン生成部２２では、複数の避航経路候補パターン１１０２（破線で示すパターン）が生成され、それぞれについて上記と同様に上記複数の障害物に対する衝突リスク値、さらにこの中で最大の衝突リスク値を有する最大衝突リスク障害物が選定され、併せて最大衝突リスク値と輻輳リスク値が算出される。これらに対するリスク評価がリスク評価部１６でなされ、最適な避航経路２１２が選定される。
【0117】
次に、自船２００が計画航路２０２を外れて避航経路２１２に沿って航行しているときの衝突リスク評価について説明する。
【0118】
図１５は、本発明の一実施形態による、自船２００が避航経路２１２に沿って航行しているときの自船２００を囲む領域を示している。
【0119】
航路計画システム１００は、航路計画システム１、航路計画部２、ＧＮＳＳ３、１または複数のセンサ部４、航行制御部５、表示部６を含んでいる。航路計画システム１は、計画航路取得部１１、移動体情報取得部１２、障害物情報取得部１３、衝突リスク値算出部１４、輻輳リスク値算出部１５、リスク評価部１６、避航経路設定部１７を備えている。航路計画部２、ＧＮＳＳ３、１または複数のセンサ部４、計画航路取得部１１、移動体情報取得部１２、障害物情報取得部１３、衝突リスク値算出部１４、リスク評価部１６は、図１を参照して説明したのと同様にそれぞれ機能する。
【0120】
ここで再び図１１を参照して、避航経路設定部１７は操作可能にリスク評価部１６と接続されており、通信が可能である。避航経路設定部１７は、自船２００の避航経路２１２を生成する。避航経路設定部１７は、現在位置２１４または予測位置を自船２００の基準点として、図１に示したように、リスク評価部１６に代わって避航経路２１２を生成する。
【0121】
図１５において、自船２００の予測位置は、現在の航路上の予測位置、計画航路２０２上の予測位置、避航経路２１２上の予測位置のいずれかである。避航経路設定部１７は、現在の速度と自船２００の旋回角速度に基づいて予測位置を決定することができる。本実施形態では、避航経路設定部１７は、複数の障害物２０４、２０６を対象として算出された最大衝突リスク値と、計画航路２０２、すなわち計画航路に関連する輻輳リスク値に基づいて避航経路２１２を生成する。
【0122】
計画航路２０２に関する複数の障害物を対象に算出された最大衝突リスク値および輻輳リスク値が高い場合、避航経路設定部１７は、複数の障害物２０４および２０６との衝突を回避するための自船２００の避航経路２１２を生成する。生成された避航経路２１２は、避航開始点（またはウェイポイント）ＷＰ１から避航経路を開始し、計画航路２０２への復帰点（またはウェイポイント）ＷＰ４で計画航路２０２に戻ることができる。船舶運航者、すなわち、自船２００を運航するユーザは、複数の障害物９０２、９０４との衝突を回避するため、生成された避航経路２１２に沿って自船２００を航行することができる。
【0123】
別の実施形態として、自船２００は避航経路２１２を辿っており、避航経路設定部１７は、避航経路２１２に沿って障害物９０２、９０４などの複数の障害物に基づいて避航経路２１２を再生するかどうかを決定する。この実施形態では、計画航路は避航経路２１２となる。
【0124】
避航経路が再生成されると、衝突リスク値算出部１４は、計画航路を横断または接近しようとする複数の障害物に対する複数の衝突リスク値に基づいて、計画航路に関連付けられた現在の衝突リスク値を決定する。
【0125】
計画航路に関連する現在の衝突リスク値が高い場合、自船２００と複数の障害物が衝突する危険性が高くなる。現在の衝突リスク値は、０から１までの数値で示される場合がある。なお、衝突リスク値は上記の数値による評価に限定されず、危険の度合いを任意の範囲で設定すればよい。また、現在の衝突リスク値は、自船２００が同速度を維持しながら計画航路を航行する際に、周囲の目標のうち最も危険な目標に着目した場合の接近の度合いを示す。
【0126】
さらに、衝突リスク値算出部１４は、避航経路に沿った複数の障害物に対する複数の衝突リスク値に基づいて、生成される避航経路に伴う避航衝突リスク値を算出する。
【0127】
避航経路において算出された避航衝突リスク値が高い場合、自船２００と複数の障害物が衝突するリスクは高くなる。避航衝突リスク値は、自船２００が同速度を維持しながら避航経路を航行する場合に、周囲の障害物のうち最も衝突の怖れの高い障害物に焦点を合わせたときの接近による危険の度合いを示す。避航衝突リスク値は、０から１までの数値で示される場合があるが、上記の数値による評価に限定されず衝突の怖れの度合いを任意の範囲で設定すればよい。
【0128】
輻輳リスク値算出部１５はさらに、計画航路に関する輻輳リスク値、および避航経路に関する輻輳リスク値を算出、決定するように構成されている。ここでは、輻輳リスク値は、自船２００が同じ速度を維持しながら計画航路を航行する場合に、最も衝突の怖れのある障害物を除く複数の周辺障害物が同時に接近する度合いを示す。
【0129】
輻輳リスク値は、複数の障害物に対するそれぞれの衝突リスク値に基づいて算出され、ここではそれらの論理和の値により算出される。計画航路および避航経路に関する輻輳リスク値はそれぞれ０から１の範囲の数値で示すようにしてもよく、ここでは０から１の範囲の数値で示されている。なお、数値の設定の方法やその範囲についてはこれに限らず任意に設定してよい。
【0130】
計画航路を対象とした輻輳リスク値は、自船２００に同時に接近する障害物の数が多い場合に高くなる。自船２００に接近している障害物が一つだけの場合、ここに示す一例では、最大衝突リスクの対象となる最大衝突リスク障害物を除いており、輻輳リスク値を算出すると輻輳リスク値は０となる。自船２００に複数の障害物（例えば、他の船舶）接近している場合は、衝突リスク値と輻輳リスク値の両者の数値が異なることになる。
【0131】
例えば、複数の障害物がある場合の衝突リスク値および輻輳リスク値は、以下の数式（２）および（３）に基づいて決定される。
【0132】
【数2】
【0133】
【数3】
【0134】
本実施形態では、複数の障害物に対して障害物ごとに衝突リスク値Ｒｉｓｋｉを計算することができ、複数の障害物には‘Ｎ’番号が付される。この例では、次の数式（２）乃至（４）を適用することにより複数の障害物の衝突リスク値を算出する。
【0135】
【数4】
【0136】
ここで、Ｎは障害物の番号を示す。
【0137】
本実施形態では、次の数式（３）乃至（５）を適用することにより、最大の衝突リスク値を持つ障害物を除く各障害物について求めた衝突リスク値Ｒｉｓｋｉに基づいて輻輳リスク値を求める。
【0138】
【数5】
【0139】
図１１を参照して、航行制御部５は、避航経路設定部１７と操作可能に接続されており通信することができる。航行制御部５は、自船２００の航行を監視、制御するように構成されており、移動体情報と障害物情報に基づいて、衝突を回避する必要があると判断された場合、自船２００が計画航路２０２を外れて航行するように制御する。これにより、船舶運航者は、衝突リスク値が高い場合に、複数の障害物との衝突を回避させることができ、計画航路または避航経路に沿って安全に自船２００を航行させることができる。
【0140】
本実施形態では、表示部６は航路計画システム１の外部にあるが、本発明の航路計画システムはそれに限定されないことは当業者には明らかであろう。別の実施形態では、表示部６は、本発明の範囲から逸脱することなく、航路計画システム１の内部にある。
【0141】
【0142】
ステップ１２０２において、計画航路取得部１１は、自船２００の航路である計画航路２０２を受信する。航路計画部２は、出航地（出発地）の場所から目的地までの自船２００の航行のための１または複数の航路を提供することができる。
【0143】
ステップ１２０４において、障害物情報取得部１３は、１または複数のセンサ部４から障害物情報を受信する。障害物情報には、複数の障害物２０４、２０６（または９０２、９０４）の位置、移動方向、速度が含まれる。障害物情報には、他の船舶などの他の移動体、潮流、気象、岩礁、座礁船などに関連するさらに１または複数の情報が含まれていてもよい。
【0144】
ステップ１２０６において、移動体情報取得部１２は、自船２００の位置、移動方向、速度などの移動体情報を受信する。
【0145】
ステップ１２０８において、衝突リスク値算出部１４は、移動体情報と障害物情報に基づいて、自船２００の計画航路に関連する複数の衝突リスク値を求める。一実施形態では、航行すべき航路は計画航路２０２であるが、別の実施形態として、航行すべき航路は避航経路２１２であることもある。
【0146】
ステップ１２１０において、リスク評価部１６が計画航路に沿った航行は衝突リスクが低いと判断し、自船２００は計画航路を外れて回避する必要がなく避航航路を生成する必要がないと判断した場合、ステップ１２０４を実行する。
ステップ１２１０において、リスク評価部１６が計画航路で衝突リスクが高いと判断し、計画航路を回避するために自船２００を要求し避航航路を生成する必要がある場合、ステップ１２１２を実行する。
ステップ１２１０において、リスク評価部１６が計画航路で衝突リスクが高いと判断し、計画航路を回避するために自船２００を要求し避航航路を生成する必要がある場合、ステップ１２１２を実行する。
【0147】
ステップ１２１２において、避航経路設定部１７は自船２００の避航経路を生成し、表示部６の画面に避航経路を表示する。ステップ１２１４で、衝突リスク値算出部１４は、計画航路に沿った複数の障害物に関連する複数の衝突リスク値を決定する。衝突リスク値算出部１４は、計画航路と避航経路に対する衝突リスク値をそれぞれ求める。
【0148】
ステップ１２１６で、輻輳リスク値算出部１５は、計画航路の輻輳リスク値、避航経路の輻輳リスク値、自船の合流点（計画航路への復帰点）に到達するまでの距離を算出それぞれ求める。
【0149】
ステップ１２１８で、リスク評価部１６は、計画航路の輻輳リスク値を超える避航経路を候補から除外する。ステップ１２２０において、所定の輻輳リスク値を超える避航経路を候補から除外する。
【0150】
ステップ１２２２において、合流点に到達するまでの距離が最も短いものを移動体（自船）の避航経路に選定する。そして、ステップ１２２４において、移動体（自船）は避航経路に沿って航行する。
【0151】
以上の通り、本発明の航路計画システム１は、船舶運航者、すなわち、自船を運航するオペレータが表示部６の画面に表示された計画航路(計画航路２０２または避航経路２１２)および生成された避航経路(避航経路２１２または他の避航経路)において、障害物となる他船、地形等の複数の周囲障害物との衝突あるいは錯綜を回避することにより、自船２００を安全に航行させることができる。
【0152】
以上が本発明の航路計画システムおよび航路計画方法の実施形態の説明であるが、ここに示される発明の実施形態に関連して記述された様々な例示的な論理ブロックおよび部は、プロセッサのような機械によって実装または実行することができる。
【0153】
プロセッサはマイクロプロセッサでもよいが、コントローラ、マイクロコントローラ、ステートマシン、またはこれらの組み合わせでもよい。プロセッサには、コンピュータの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めることができる。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の実行可能命令を処理することなく論理演算を実行するその他のプログラム可能なデバイスを含む。
【0154】
プロセッサは、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）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、またはその他のそのような構成など、コンピューティングデバイスの組み合わせとして実装することもできる。
【0155】
ここ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コンポーネントを含むこともある。例えば、ここで説明する信号処理アルゴリズムの一部またはすべては、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って実装される場合もあり得る。
【0156】
コンピューティング環境には、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ、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、またはデバイス内のコンピューティング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めることができる。
【符号の説明】
【0157】
１ 航路計画装置
２ 航路計画部
３ 全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信器
４ １または複数のセンサ部
５ 航行制御部
６ 表示部（ディスプレイ）
１１ 計画航路取得部
１２ 移動体情報取得部
１３ 障害物情報取得部
１４ 衝突リスク（危険度）算出部
１５ 輻輳リスク（危険度）算出部
１６ リスク評価部
１７ 避航経路設定部
１８ 最大衝突リスク値選定部
１９ 輻輳リスク評価部
２０ 最大衝突リスク評価部
２１ 避航経路選定部
２２ 避航経路候補パターン生成部
１００ 航路計画システム
２００ 移動体(自船)
２０２ 計画航路
２０４，２０６，９０２，９０４ 障害物
２１２ 避航経路
３０２，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２ 輻輳リスク対象障害物
１１０２ 避航経路候補パターン
ＷＰ１ （計画航路から避航経路への）避航開始点
ＷＰ４ （避航経路等から計画航路への）復帰点
２ 航路計画部
３ 全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信器
４ １または複数のセンサ部
５ 航行制御部
６ 表示部（ディスプレイ）
１１ 計画航路取得部
１２ 移動体情報取得部
１３ 障害物情報取得部
１４ 衝突リスク（危険度）算出部
１５ 輻輳リスク（危険度）算出部
１６ リスク評価部
１７ 避航経路設定部
１８ 最大衝突リスク値選定部
１９ 輻輳リスク評価部
２０ 最大衝突リスク評価部
２１ 避航経路選定部
２２ 避航経路候補パターン生成部
１００ 航路計画システム
２００ 移動体(自船)
２０２ 計画航路
２０４，２０６，９０２，９０４ 障害物
２１２ 避航経路
３０２，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２ 輻輳リスク対象障害物
１１０２ 避航経路候補パターン
ＷＰ１ （計画航路から避航経路への）避航開始点
ＷＰ４ （避航経路等から計画航路への）復帰点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】