特許 7580659 自動着岸装置、自動着岸システム、自動着岸方法、及び自動着岸プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】自動着岸装置、自動着岸システム、自動着岸方法、及び自動着岸プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 21/12 20060101AFI20241101BHJP

【ＦＩ】

G01C21/12

【請求項の数】 25

(21)【出願番号】P 2024508913

(86)(22)【出願日】2023-06-27

(86)【国際出願番号】 JP2023023759

【審査請求日】2024-02-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002491

【氏名又は名称】弁理士法人クロスボーダー特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤田 真康

(72)【発明者】

【氏名】瀧口 純一

(72)【発明者】

【氏名】金子 幸司

【審査官】佐々木 佳祐

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／０８５２７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０３２７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６９９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２００１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１９９６７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ ２１／００－２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象バースにおいて、ｃｍ級の位置を標定するためのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えるＧＮＳＳ／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダは、ミリ波レーダであり、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した姿勢角を用いて水平方向を測定する自動着岸装置。

【請求項2】

前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記対象レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する請求項１に記載の自動着岸装置。

【請求項3】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダは、ミリ波レーダであり、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した姿勢角を用いて水平方向を測定し、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記ミリ波レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する自動着岸装置。

【請求項4】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距する際に、前記対象船舶と、前記対象バースの岸壁との間の距離は、前記対象バースの形状に応じた距離である自動着岸装置。

【請求項5】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記航法シナリオ生成部は、生成した計画に従って前記対象船舶を誘導し、
前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダは前記対象バースにおいて測距し、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は前記対象船舶の位置及び姿勢を算出し、
前記点群生成部は、前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果とに基づいて前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である更新地図を生成し、
前記航法シナリオ生成部は、前記更新地図が示す航行可能領域と、前記対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、前記対象船舶の誘導を停止する自動着岸装置。

【請求項6】

前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距する際に、前記対象船舶と、前記対象バースの岸壁との間の距離は、前記対象バースの形状に応じた距離である請求項１から３、及び５のいずれか１項に記載の自動着岸装置。

【請求項7】

前記対象レーダはミリ波レーダである請求項４又は５に記載の自動着岸装置。

【請求項8】

前記対象レーダはミリ波レーダであり、
前記点群の各点を対象点としたとき、前記対象レーダによって前記対象点が測距された時点において、前記対象レーダと前記対象点との間の距離が測距基準距離条件を満たし、かつ、前記対象レーダの中心と前記対象点とが成す角度が測距基準角度条件を満たす請求項１から５のいずれか１項に記載の自動着岸装置。

【請求項9】

前記対象船舶は磁気方位センサを備え、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記磁気方位センサが観測した方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する請求項２から５のいずれか１項に記載の自動着岸装置。

【請求項10】

前記航法シナリオ生成部は、生成した計画に従って前記対象船舶を誘導し、
前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダは前記対象バースにおいて測距し、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は前記対象船舶の位置及び姿勢を算出し、
前記点群生成部は、前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果とに基づいて前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である更新地図を生成し、
前記航法シナリオ生成部は、前記更新地図が示す航行可能領域と、前記対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、前記対象船舶の誘導を停止する請求項２から４のいずれか１項に記載の自動着岸装置。

【請求項11】

前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置と、
前記対象レーダであるミリ波レーダと、
請求項２から５のいずれか１項に記載の自動着岸装置と
を備える自動着岸システム。

【請求項12】

前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、
前記ミリ波レーダの観測結果から算出される速度に基づいて、前記対象船舶が停止しているか否かを判定する停止判定部
を備える請求項１１に記載の自動着岸システム。

【請求項13】

対象バースにおいて、ｃｍ級の位置を標定するためのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えるＧＮＳＳ／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸方法であって、
前記自動着岸装置が、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成し、
前記自動着岸装置が、前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する自動着岸方法であって、
前記対象レーダは、ミリ波レーダであり、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した姿勢角を用いて水平方向を測定する自動着岸方法。

【請求項14】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸方法であって、
前記自動着岸装置が、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成し、
前記自動着岸装置が、前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する自動着岸方法であって、
前記対象レーダは、ミリ波レーダであり、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した姿勢角を用いて水平方向を測定し、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記ミリ波レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する自動着岸方法。

【請求項15】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸方法であって、
前記自動着岸装置が、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成し、
前記自動着岸装置が、前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する自動着岸方法であって、
前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距する際に、前記対象船舶と、前記対象バースの岸壁との間の距離は、前記対象バースの形状に応じた距離である自動着岸方法。

【請求項16】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸方法であって、
前記自動着岸装置が、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成し、
前記自動着岸装置が、前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する自動着岸方法であって、
前記自動着岸装置は、生成した計画に従って前記対象船舶を誘導し、
前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダは前記対象バースにおいて測距し、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は前記対象船舶の位置及び姿勢を算出し、
前記自動着岸装置は、前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果とに基づいて前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である更新地図を生成し、
前記自動着岸装置は、前記更新地図が示す航行可能領域と、前記対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、前記対象船舶の誘導を停止する自動着岸方法。

【請求項17】

対象バースにおいて、ｃｍ級の位置を標定するためのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えるＧＮＳＳ／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸プログラムであって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成処理と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成処理と
を前記自動着岸装置に実行させる自動着岸プログラムであって、
前記対象レーダは、ミリ波レーダであり、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した姿勢角を用いて水平方向を測定する自動着岸プログラム。

【請求項18】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸プログラムであって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成処理と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成処理と
を前記自動着岸装置に実行させる自動着岸プログラムであって、
前記対象レーダは、ミリ波レーダであり、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した姿勢角を用いて水平方向を測定し、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記ミリ波レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する自動着岸プログラム。

【請求項19】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸プログラムであって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成処理と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成処理と
を前記自動着岸装置に実行させる自動着岸プログラムであって、
前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距する際に、前記対象船舶と、前記対象バースの岸壁との間の距離は、前記対象バースの形状に応じた距離である自動着岸プログラム。

【請求項20】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御するコンピュータである自動着岸装置が実行する自動着岸プログラムであって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成処理と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成処理と
を前記自動着岸装置に実行させる自動着岸プログラムであって、
前記航法シナリオ生成処理では、生成した計画に従って前記対象船舶を誘導し、
前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダは前記対象バースにおいて測距し、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は前記対象船舶の位置及び姿勢を算出し、
前記点群生成処理では、前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果とに基づいて前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である更新地図を生成し、
前記航法シナリオ生成処理では、前記更新地図が示す航行可能領域と、前記対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、前記対象船舶の誘導を停止する自動着岸プログラム。

【請求項21】

対象バースにおいて、ｃｍ級の位置を標定するためのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えるＧＮＳＳ／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダはミリ波レーダであり、
前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距する際に、前記対象船舶と、前記対象バースの岸壁との間の距離は、前記対象バースの形状に応じた距離である自動着岸装置。

【請求項22】

前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記対象レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する請求項２１に記載の自動着岸装置。

【請求項23】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダはミリ波レーダであり、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記ミリ波レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正し、
前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距する際に、前記対象船舶と、前記対象バースの岸壁との間の距離は、前記対象バースの形状に応じた距離である自動着岸装置。

【請求項24】

対象バースにおいて、ｃｍ級の位置を標定するためのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えるＧＮＳＳ／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダはミリ波レーダである自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記対象レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正し、
前記航法シナリオ生成部は、生成した計画に従って前記対象船舶を誘導し、
前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダは前記対象バースにおいて測距し、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は前記対象船舶の位置及び姿勢を算出し、
前記点群生成部は、前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果とに基づいて前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である更新地図を生成し、
前記航法シナリオ生成部は、前記更新地図が示す航行可能領域と、前記対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、前記対象船舶の誘導を停止する自動着岸装置。

【請求項25】

対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が算出した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える自動着岸装置であって、
前記対象レーダはミリ波レーダであり、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は、前記ミリ波レーダが観測した速度及び方位に基づいて前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置の算出結果を補正する自動着岸装置であって、
前記航法シナリオ生成部は、生成した計画に従って前記対象船舶を誘導し、
前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダは前記対象バースにおいて測距し、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置は前記対象船舶の位置及び姿勢を算出し、
前記点群生成部は、前記対象船舶が誘導されている途中において、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を算出した結果とに基づいて前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である更新地図を生成し、
前記航法シナリオ生成部は、前記更新地図が示す航行可能領域と、前記対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、前記対象船舶の誘導を停止する自動着岸装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、自動着岸装置、自動着岸システム、自動着岸方法、及び自動着岸プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

船舶の自動着岸に係る従来技術では、船舶の位置が着岸位置から遠い場合にＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）測位を利用する。ここで、ＧＮＳＳ測位はマルチパスの影響を受けやすい。また、着岸位置の周囲には構造物が多く存在することもある。そこで、船舶が着岸位置に近づいた場合にＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ，光学センサ）に基づく自動航行に切替わる。特許文献１は、ＬｉＤＡＲによる自動着岸装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２２－１０６７５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１が開示する技術によれば、ＬｉＤＡＲによる自動航行に切替わった後に相対座標を用いる。そのため、当該技術には、ＬｉＤＡＲによって地図を生成することができる地点まで移動しなければ自動着岸の航行シナリオを生成することができないという課題がある。
また、当該技術では、ユーザが着岸位置を入力する必要がある。そのため、当該技術には、特にクルーザのように着岸位置が固定されている場合において、着岸位置を毎回設定することが手間であるという課題がある。

【0005】

本開示は、船舶の自動着岸技術において、絶対座標を示す地図を生成し、生成した絶対座標を示す地図に基づいて自動的に着岸誘導することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る自動着岸装置は、
対象バースにおいて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置と、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距する対象レーダとを備える対象船舶の自動着岸を制御する自動着岸装置であって、
前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が前記対象船舶の位置及び姿勢を測位した結果に基づいて、前記対象レーダが前記対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、前記対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する点群生成部と、
前記対象地図に基づいて前記対象バースにおける前記対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、前記対象地図と、前記ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置が測位した前記対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、前記目標位置に前記目標姿勢で到達するよう前記対象船舶を誘導する計画を生成する航法シナリオ生成部と
を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、点群生成部は、対象レーダの観測結果に基づいて、対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する。航法シナリオ生成部は、対象地図に基づいて目標位置に目標姿勢で到達するよう対象船舶を誘導する計画を生成する。生成された計画は、対象船舶を自動的に着岸誘導することに用いられてもよい。従って、本開示によれば、船舶の自動着岸技術において、絶対座標を示す地図を生成し、生成した絶対座標を示す地図に基づいて自動的に着岸誘導することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る自動着岸システム９０の構成例を示す図。

【図2】実施の形態１に係る自動着岸システム９０の機能構成例を示す図。

【図3】実施の形態１に係る自動着岸システム９０の機能構成例を示す図。

【図4】実施の形態１に係る速度プロファイル部１３１の処理を説明する図。

【図5】実施の形態１に係るレーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２の処理を説明する図。

【図6】実施の形態１に係る位置姿勢標定装置３００の機能構成例を示す図。

【図7】座標系を説明する図。

【図8】実施の形態１に係る自動着岸装置１００のハードウェア構成例を示す図。

【図9】実施の形態１に係る位置姿勢標定装置３００の動作を示すフローチャート。

【図10】実施の形態１に係る３自由度２次元航法のアルゴリズムを説明する図。

【図11】実施の形態１に係る６自由度３次元航法のアルゴリズムを説明する図。

【図12】実施の形態１に係る自動着岸システム９０の動作を示すフローチャート。

【図13】実施の形態１に係るユースケース１を説明する図。

【図14】実施の形態１に係るユースケース１を説明する図。

【図15】実施の形態１に係るユースケース２を説明する図。

【図16】実施の形態１に係るユースケース２を説明する図。

【図17】実施の形態１に係るユースケース２を説明する図。

【図18】実施の形態１に係るユースケース２を説明する図。

【図19】実施の形態１に係るユースケース２を説明する図。

【図20】実施の形態１に係るユースケース２を説明する図。

【図21】実施の形態１の変形例に係る自動着岸装置１００のハードウェア構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態の説明及び図面において、同じ要素及び対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略又は簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。また、「部」を、「装置」、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。

【0010】

実施の形態１．
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態は、大型レジャークルーザ又は観光船等の船舶の帰港時におけるマリーナ桟橋への着岸の自動化を目的とする。
本実施の形態が対象とする船舶には自動航行システムが装着されている。そのため、当該船舶はＷＡＹＰＯＩＮＴを指示することにより任意地点への自動航行が可能である。また、当該船舶は、ミリ波レーダと、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機と、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ；慣性計測装置）等の各種センサを搭載する。

【0011】

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る自動着岸システム９０の構成例を示している。自動着岸システム９０は、図１に示すように対象船舶２０から成る。対象船舶２０は移動体に当たる。対象船舶２０は、ミリ波レーダ５０と、自動着岸装置１００と、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）複合航法装置２００とを備える。対象船舶２０は、具体例として、小型レジャーボート、一般的なクルーザ、又はエンジン２基掛けのハイエンドクルーザである。対象船舶２０は、ミリ波レーダ５０を何個備えてもよい。
自動着岸システム９０は、悪天候下においても検知能力が低下しない、「ミリ波レーダ」と、マルチパスの影響を低減することができる「ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置」と、自動航行制御のための「航法シナリオ生成装置」とを備える。
ミリ波レーダ５０は、具体例として、７６から７７ＧＨｚ帯、又は７７から８１ＧＨｚのＦＭＣＷ（周波数連続変調）方式を採用しているレーダであり、距離と速度と角速度との各々を計測することができるレーダである。ミリ波レーダ５０はミリ波センサとも呼ばれる。

【0012】

本実施の形態において、自動着岸は、ミリ波レーダ５０による地図生成ステージと、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果が示す位置及び姿勢を使った誘導ステージとの２ステージにより実現される。自動着岸の誘導制御の具体例は、参考文献１及び参考文献２に記載されている。

【0013】

［参考文献１］
国際公開第２０１８－１００７５１号パンフレット
［参考文献２］
特開２０２０－０５９４０３号公報

【0014】

本実施の形態では、波浪動揺の軽減をするために、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果が示す方位及び姿勢角を用いることによりミリ波レーダ５０の空間安定化を行う。ミリ波レーダ５０の空間安定化は、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果が示す姿勢角をミリ波レーダ５０のデータに付与し、ミリ波レーダ５０において水平方向を測定することである。水平方向はＸ軸及びＹ軸により表現される。
地図は、着岸シーケンスの実行中においてリアルタイムで生成される。着岸シーケンスは、アプローチステップと、地図生成ステップと、経路計画ステップと、誘導制御ステップとから成る。なお、アプローチステップにおいて、対象船舶２０は低速度で航行し、また、岸に対する対象船舶２０の相対角として４５°から６０°を想定する。地図は、具体例として、停泊中である他の船舶等の障害物が含まれることもある線形地図である。
地図の座標系は、具体例として、他船舶等の障害物を含む絶対座標系（ＵＴＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍｅｒｃａｔｏｒ）座標）である。
地図の精度及び信頼性を担保するため、具体例として、地図の生成時において、ミリ波レーダ５０と着岸バースとの間の計測距離が２１ｍ以下であること、かつ、ミリ波レーダ５０のアンテナ中心からの角度が－４５°から＋４５°である範囲に着岸バースが存在することを満たすものとする。当該計測距離に関する条件は測距基準距離条件に当たる。当該角度の範囲に関する条件は測距基準角度条件に当たる。
地図フォーマットは、経路計画を自動化するために、具体例として、着岸バースと、着岸バースにおける停船船舶とを示す折れ線近似点であって、対象船舶２０から見た水平面上の折れ線近似点とする。地図フォーマットは、ノード番号とＸＹ座標とから成る。
本実施の形態では、河川又は橋の下等における衛星不可視対策として、ミリ波レーダ５０とＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００とを複合することにより測位精度を確保する。
本実施の形態では、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００において、ＧＮＳＳの代わりにミリ波レーダ５０を用いて対象船舶２０から岸までの距離及び方位を測ることにより、衛星不可視であっても測位精度を確保する。
本実施の形態では、ミリ波レーダ５０を用いて停止判定を行い、内部誤差の積算を防ぎ、測位精度を確保する。
本実施の形態では、磁気方位計を用いて絶対方位を測ることにより姿勢誤差の軽減を図ってもよい。

【0015】

図２は、本実施の形態に係る自動着岸システム９０の機能構成例を示している。
自動着岸装置１００は、図２に示すように対象船舶２０を備える。データ収集部１１０と、点群生成部１２０と、速度方位検出部１３０と、航法シナリオ生成部１４０とを備える。また、自動着岸装置１００は地図データ１９０を記憶する。
自動着岸装置１００は、対象バースにおいて、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００と、対象レーダとを備える対象船舶２０の自動着岸を制御する。対象レーダは、電磁波を用いて周囲に存在する物体の相対位置を測距するレーダである。対象レーダは、具体例として、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）又はミリ波レーダ５０である。対象バースはマリーナバースとも呼ばれる。対象バースは、ホームバースであってもよく、サービスバースであってもよい。
なお、ＬｉＤＡＲは悪天候時には検知能力が低下してしまい、自動航行不能な状況、又は自動航行中の検知誤り等による衝突等の危険性がある。また、ＬｉＤＡＲによる測位では何かしらの物体を検知して相対的に自己位置を計算するため、周囲に検知可能な物体が存在しなければならない。一方、ミリ波レーダ５０を用いる場合、ＬｉＤＡＲを用いる場合と比較して処理が簡素になる。具体例として、ミリ波レーダ５０を用いる場合、岸壁と船を区別する必要がない。

【0016】

データ収集部１１０は、ミリ波レーダ５０による観測結果を示すデータを収集する。

【0017】

点群生成部１２０は、データ収集部１１０によって収集されたデータに基づいて点群を生成する。点群は、具体例として、岸壁と桟橋と障害物とに対応する。点群生成部１２０は、点群抽出部１２１と、座標変換部１２２と、地図生成部１２３とを備える。
点群抽出部１２１は、データ収集部１１０によって収集されたデータから点群を抽出する。抽出された点群の座標は相対座標である。
座標変換部１２２は、点群抽出部１２１によって抽出された点群の座標を絶対座標に変換する。
地図生成部１２３は、座標変換部１２２によって変換された絶対座標を示す地図を生成し、生成した地図を示すデータを地図データ１９０に追加する。
つまり、点群生成部１２０は、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００が対象船舶２０の位置及び姿勢を測位した結果に基づいて、対象レーダが対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である対象地図を生成する。点群抽出部１２１によって抽出された点群は、対象レーダが対象バースにおいて測距した結果に対応する。対象レーダが対象バースにおいて測距する際に、対象船舶２０と、対象バースの岸壁との間の距離は、対象バースの形状に応じた距離であってもよい。点群の各点を対象点としたとき、典型的には、ミリ波レーダ５０によって対象点が測距された時点において、ミリ波レーダ５０と対象点との間の距離が測距基準距離条件を満たし、かつ、ミリ波レーダ５０の中心と対象点とが成す角度が測距基準角度条件を満たす。

【0018】

速度方位検出部１３０は、速度プロファイル部１３１と、レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２とを備える。Ｂｏｄｙ座標は車体座標とも呼ばれる。

【0019】

航法シナリオ生成部１４０は、航法シナリオ生成装置に相当し、目標位置入力部１４１と、経路計画部１４２と、誘導制御部１４３とを備える。
目標位置入力部１４１は、地図データ１９０が生成された後に対象船舶２０の目標位置の入力を受け付ける。目標位置入力部１４１は、目標位置における対象船舶２０の目標姿勢の入力を受け付けてもよい。目標位置入力部１４１は、受け付けた目標位置と、地図データ１９０とに基づいて目標位置における目標姿勢を自動的に算出してもよい。
経路計画部１４２は、対象船舶２０の現在の位置から、目標位置入力部１４１が受け付けた目標位置へ対象船舶２０を誘導する経路を示す計画を生成する。当該計画は、対象船舶２０が目標位置に目標姿勢で到達する計画である。この際、経路計画部１４２は、対象船舶２０のサイズと、対象船舶２０が移動可能である方向とを考慮する。また、経路計画部１４２は、具体例として一般的なＭＡＫＬＩＮＫ法を利用する。ＭＡＫＬＩＮＫ法は、凸多角形近似された障害物と、スタート及びゴールを結ぶ経路とを自動的に生成するグラフ法の一種である。経路計画部１４２は、リアルタイムで生成した地図に基づいて複数のウェイポイントを生成してもよい。各ウェイポイントは、対象船舶２０の位置及び姿勢を示す。
誘導制御部１４３は、経路計画部１４２によって生成された計画に従って対象船舶２０を制御する。誘導制御部１４３は、具体例として、対象船舶２０の位置及び姿勢が、生成された計画が示す各ウェイポイントに追従するように、対象船舶２０の位置及び姿勢を制御する。
つまり、航法シナリオ生成部１４０は、対象地図に基づいて対象バースにおける対象船舶２０の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、対象地図と、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００が測位した対象船舶２０の位置及び姿勢とに基づいて、目標位置に目標姿勢で到達するよう対象船舶２０を誘導する計画を生成する。また、航法シナリオ生成部１４０は、生成した計画に従って対象船舶２０を誘導する。

【0020】

地図データ１９０は、絶対座標により対象船舶２０の周囲を示す地図のデータであり、対象船舶２０が停泊する場所を示すデータである。

【0021】

ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、対象船舶２０の位置及び姿勢を示す測位データを自動着岸装置１００に送信する。また、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、対象船舶２０の速度及び方位を示す情報をフィードバックとして受信する。
ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、ミリ波レーダ５０が観測した速度及び方位に基づいてＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果を補正する。

【0022】

図３は、本実施の形態に係る自動着岸システム９０の機能構成例を示している。
ミリ波レーダ５０は、図３に示すように、シンセサイザ５１と、発振器５２と、ミリ波送受信アンテナ５３と、ミキサー５４と、信号処理部５５と、シンボル捕捉追尾部５６とを備える。

【0023】

シンセサイザ５１は、発振器５２からの信号の振幅を時間の関数として表現するチャープ信号を生成する。

【0024】

ミリ波送受信アンテナ５３は、送信アンテナと受信アンテナとを備える。
送信アンテナは、チャープ信号を発信する。物体がチャープ信号を反射すると、反射されたチャープ信号が生成され、生成されたチャープ信号は受信アンテナによってキャプチャされる。

【0025】

ミキサー５４は、送信信号と受信信号とを適宜組み合わせることにより中間周波数信号を生成する。

【0026】

信号処理部５５は、中間周波数信号に対してフーリエ変換処理を行うことによってビート周波数を検知する。ここで、ビート周波数は距離に相関しているため、ビート周波数に基づいてターゲットまでの距離が算出される。また、フーリエ変換処理を行うことによって位相情報も一緒に得ることができ、得た位相情報に基づいて速度ドップラーを求めることができるため、フーリエ変換処理を行った結果に基づいてターゲットとの相対速度も算出される。

【0027】

シンボル捕捉追尾部５６は、レーダエコー（反射物体）の強度に基づいて、シンボル化したターゲットと、スキャン結果が示すシンボル候補との相関を算出する。シンボル化したターゲットとの相関が高いシンボル候補が見つかった場合、シンボル捕捉追尾部５６は、見つかったシンボル候補の速度情報に基づいて次回スキャン時の予測ゲートを設けることによってターゲットの追随を維持する。なお、各レーダエコーには、各シンボルＩＤと、ドップラー到来角と、ドップラー速度と、エコー強度と、前フレームからの速度の積分から求めた距離との各々を示す情報が付与される。

【0028】

速度プロファイル部１３１は、シンボル捕捉追尾部５６が出力したシンボルの中からランダムに２点を選び、最小二乗法でｙ＝Ｖｓ・ｃｏｓ（ｘ－α）の係数であるドップラー速度Ｖｓとドップラー到来角αとの各々を算出する。この際、速度プロファイル部１３１は、具体例としてフィッティングした曲線に対する残差が閾値以内である点が一番多い係数を選ぶ。フィッティング方式としては、具体例として、参考文献３に示すＡ Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ（ＲＡＮＳＡＣ） ａｌｇｏｒｉｔｈｍが知られている。このように速度プロファイルのフィッティングを行うことにより、ミリ波レーダ５０の角度分解能の粗さ及び速度分解能の粗さの各々を補完することができるため、速度及び角度の各々の精度を上げることができる。

【0029】

［参考文献３］
Ｍ．Ｆｉｓｃｈｌｅｒ，Ｒ． Ｂｏｌｌｅｓ．“Ｒａｎｄｏｍ ｓａｍｐｌｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ：ａ ｐａｒａｄｉｇｍ ｆｏｒ ｍｏｄｅｌ ｆｉｔｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｉｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｙ．”，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ，１９８１．

【0030】

図４は、実際にシンボルをフィッティングした結果の具体例を示している。図４において、各点はシンボルを示しており、曲線はフィッティング結果を示している。シンボルには比較的大きなばらつきがあるものの、フィッティング結果の極値におけるＸ軸の値がドップラー到来角として得られ、当該極値におけるＹ軸の値がドップラー速度として得られる。そのため、ミリ波レーダ５０の角度分解能及び速度分解能の各々が粗いにも関わらず、角度のばらつきと、速度のばらつきとの各々を小さくすることができることが分かる。

【0031】

レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２は、図５に示すような座標変換を行う。図５において、Ｘ軸及びＹ軸はＢｏｄｙ座標系のＸ軸及びＹ軸であり、Ｘ軸及びＹ軸が直交している位置にＩＭＵ４０の中心があるものとする。
レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２は、レーダアンテナの移相中心の速度Ｖｓと方位角αとを、移動体のＢｏｄｙ座標系に座標変換し、［数１］に示すように極座標からＸＹ軸におけるＶｂ（Ｘ軸速度）及びω（Ｚ軸角速度）に変換する。ここで、βは機首とアンテナの中心線とが成す角を示す。ｌｙは、機首とアンテナの中心との間のＹ軸方向レバーアームを示す。ｌｘは、アンテナの中心と、ＩＭＵ４０の中心との間のＸ軸方向レバーアームを示す。ＸＹ軸の中心がＩＭＵ４０の中心である。対象船舶２０のモデルは、具体例としてアッカーマンモデルである。
レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２は、座標変換した速度及び角速度を示すデータをＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００に向けて出力する。

【0032】

【数1】

【0033】

なお、自動着岸装置１００は移動平均部を備えてもよい。自動着岸装置１００が移動平均部を備える場合において、レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２は移動平均部が算出した結果を利用する。
移動平均部は、複数のエポックの移動平均を採用することによりランダムな測角誤差を軽減する。
以下、移動平均部が、ドップラー速度Ｖｓとドップラー到来角αとの各々として、［数２］に示すように５エポックの移動平均を採用する具体例を示す。具体例として、移動平均部は、ミリ波シンボルが１０Ｈｚ単位で更新される場合、過去４エポック分のデータを保持しておき、［数２］に示す演算により現在のエポックと過去４エポックとの計５データの移動平均を算出し、算出した値を１０Ｈｚ単位で出力する。

【0034】

【数2】

【0035】

点群生成部１２０は、相対座標の点群を絶対座標の点群へ変換し、変換した点群から成る地図を示すデータを地図データ１９０に追加する。点群生成部１２０は、変換した点群から成る地図に基づいて地図データ１９０の少なくとも一部を更新してもよい。
目標位置入力部１４１は、上位システム又はユーザから目標位置の入力を受け付ける。
経路計画部１４２は、計画した経路が示す各ウェイポイントを示すデータを誘導制御部１４３に送る。
誘導制御部１４３は、経路計画部１４２から受け取ったデータが示す各ウェイポイントを対象船舶２０が順に通過するように対象船舶２０を誘導制御する。
なお、地図生成と、各ウェイポイントの設定との各々において、他の船の占有領域が考慮されてもよい。

【0036】

ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、図３に示すように、ＧＮＳＳアンテナ２９と、ＧＮＳＳ受信機３０と、ＩＭＵ４０と、ストラップダウン演算部２２０と、衛星観測データ推定部２３０と、誤差推定部２４０とを備える。ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、参考文献４が開示する技術を適宜利用する。ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００はＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合測位装置とも呼ばれる。

【0037】

［参考文献４］
特開２０１２－１９３９６５号公報

【0038】

ＩＭＵ４０は、慣性センサとも呼ばれ、３軸方向の加速度と、３軸方向の角速度との各々を計測する。３軸方向は、移動体の長さ方向と幅方向と高さ方向とを指す。以下、３軸方向の加速度を「三次元加速度」と呼び、３軸方向の角速度を「三次元角速度」と呼ぶ。ＩＭＵ４０は、加速度センサ４１と、角速度センサ４２とを備える。対象船舶２０とＩＭＵ４０とは一体的に剛体となっている。
加速度センサ４１は加速度を計測する。
角速度センサ４２は方位角の角速度を計測する。
ＧＮＳＳ受信機３０は、ＧＮＳＳアンテナ２９が受信した信号を受信する。
ストラップダウン演算部２２０は、加速度センサ４１が取得したデータと、角速度センサ４２が取得したデータとに基づいて、速度と位置と姿勢と方位とを算出する。ストラップダウン演算部２２０の具体例は参考文献４に記載されている。
衛星観測データ推定部２３０は、ＧＮＳＳによる観測データを推定する。
誤差推定部２４０は、自動着岸装置１００又は磁気方位センサ６０から受信したデータと、ストラップダウン演算部２２０が算出した位置と速度と姿勢とに基づいて、ＧＮＳＳによる測位データに含まれている誤差を推定する。誤差推定部２４０は高精度測位計算部２４１を備える。
高精度測位計算部２４１は、具体例としてカルマンフィルタを用いて誤差を推定し、推定結果に基づいて対象船舶２０の位置と速度と姿勢とを補正する。
ＧＮＳＳ受信機３０とＩＭＵ４０と測位プロセッサとは、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００を構成する。測位プロセッサは、測位のための計算を実行するプロセッサである。ＧＮＳＳ受信機３０は、準天頂衛星又は無線通信から測位補強情報を受信する。ＧＮＳＳ受信機３０は、測位補強情報に基づいてＧＮＳＳ衛星から受信した測位信号について補正処理を行い、ｃｍ級の高精度な位置標定を行う。

【0039】

磁気方位センサ６０は、具体例として、地球の地磁気を使って方位を求める比較的簡便なセンサである。ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、磁気方位センサ６０が観測した方位に基づいてＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果を補正してもよい。
スイッチ６１は、磁気方位センサ６０の出力と、レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部１３２の出力とを切り替えるスイッチである。スイッチ６１は、上位システム又はユーザによって切り替えられる。
対象船舶２０には、ミリ波レーダ５０の代わりに方位を計測する磁気方位センサ６０が取り付けられていてもよい。以下、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００が磁気方位センサ６０の出力を利用する場合について説明する。
ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、ミリ波レーダ５０により計測された速度及び角速度の代わりに、磁気方位センサ６０により計測された方位の時間変化から算出された角速度を用いる。磁気方位センサ６０の出力である方位データは、［数３］に示す演算を実行することによって角速度データに変換される。ここで、ΔΨは時刻ｔ＋１における角速度データを示し、Ψｔは時刻ｔにおける方位データを示し、Ψｔ＋１は時刻ｔ＋１における方位データを示す。ΔΨは、磁気方位センサ６０により計測された方位の時間変化から算出された角速度に当たる。

【0040】

【数3】

【0041】

磁気方位センサ６０を用いた場合、ミリ波レーダ５０を用いる場合と比較すると速度誤差を補正することはできない。しかしながら、高精度測位計算部２４１は、ストラップダウン演算部２２０の角速度誤差を補正する。そのため、本場合によれば、ジャイロの誤差等により方位の値がドリフトする事象を回避することができるため、対象船舶２０の位置を比較的高い精度で標定することができる。

【0042】

対象船舶２０の周囲には、鉄塔とビルと自動車等の磁気を帯びたものが少ない。そのため、ミリ波レーダ５０の代わりに磁気方位センサ６０を使うことにより、ミリ波レーダ５０を使った場合における効果と同等の効果を得ることができる。
なお、自動着岸システム９０は、ミリ波レーダ５０と磁気方位センサ６０とを併用してもよい。

【0043】

なお、ミリ波レーダ５０は、アプローチから着岸までの間において常時桟橋を捉えることができない。そのため、ミリ波レーダ５０と着岸バースと位置関係が一定の条件を満たす場合に、地図を生成し、生成した地図と船舶の位置とに基づいて経路計画を生成する。その後、経路計画が示す各ウェイポイントと、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００による自己位置標定及び姿勢の算出により、船舶の着岸を行う。一定の条件は、具体例として、ミリ波レーダ５０と着岸バースとの間の計測距離が２１ｍ以下であること、かつ、ミリ波レーダ５０のアンテナ中心からの角度が－４５°から＋４５°である範囲に着岸バースが存在することである。
ミリ波レーダ５０によって検出することができるボディ座標系におけるＸ軸及びＹ軸の各々における速度をＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００に入力することにより、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００による速度及び姿勢計算の精度を向上させることができる。
ミリ波レーダ５０による測距点に対してＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果が示す位置と速度と姿勢とに基づいて絶対座標を付与することにより、リアルタイムで絶対座標を示す３次元地図が生成される。
航法シナリオ生成部１４０は、リアルタイムで生成される３次元地図に基づいて、障害物を回避する経路であって、航行距離が比較的短い経路を示す航法シナリオを生成する。
また、航法シナリオ生成部１４０は、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００の測位結果が示す位置及び姿勢に基づいて、航法シナリオを都度更新及び修正する。

【0044】

ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、位置姿勢標定装置３００として機能する。位置姿勢標定装置３００は、ＧＮＳＳ受信機３０と、ミリ波レーダ５０と、加速度センサ４１と、角速度センサ４２とが取り付けられた移動体の位置を標定する。位置姿勢標定装置３００は、ＧＮＳＳ受信機３０から取得したデータと、ＩＭＵ４０から取得したデータと、ミリ波レーダ５０から取得したデータとを用いて、移動体の位置と姿勢と方位との各々を標定する。位置姿勢標定装置３００は、自己位置姿勢標定装置とも呼ばれる。

【0045】

図６は、位置姿勢標定装置３００の機能構成例を示している。位置姿勢標定装置３００は、図６に示すように、初期値算出部３１０と、標定部３２０と、カルマンフィルタ部３３０と、ストラップダウン演算部２２０と、記憶部３９０とを備える。

【0046】

初期値算出部３１０は、カルマンフィルタ部３３０を制御して方位角の初期値を算出する。
具体的には、まず、初期値算出部３１０は、角速度センサ４２により計測された方位角の角速度に基づいて対象船舶２０の方位角を第一航法方位角として算出する。次に、初期値算出部３１０は、算出した第一航法方位角に基づいて、ミリ波レーダ５０により計測された速度及び角速度を積分して二次元座標における変化量を算出する。次に、初期値算出部３１０は、算出した変化量を二次元の位置初期値に加えることにより対象船舶２０の二次元の座標値を第一航法座標値として算出する。二次元の位置初期値は航法座標系の初期位置である。次に、初期値算出部３１０は、算出した第一航法座標値とＧＮＳＳ受信機３０により測位された座標値に含まれる二次元の座標値とに基づいて第１のカルマンフィルタを用いて第一航法方位角を補正する補正値を算出する。次に、初期値算出部３１０は、算出した補正値を用いて第一航法方位角を補正し、補正後の第一航法方位角を方位角初期値として出力する。即ち、初期値算出部３１０は、角速度センサ４２の計測値と、ミリ波レーダ５０の計測値と、ＧＮＳＳ受信機３０の測位結果とに基づいて、対象船舶２０の方位角の初期値である方位角初期値を算出する。より具体的には、初期値算出部３１０は、角速度センサ４２により計測された角速度に基づいて第一航法方位角を算出し、算出した第一航法方位角と、ミリ波レーダ５０により計測された速度及び角速度と、二次元の位置初期値とに基づいて二次元の第一航法座標値を算出し、算出した二次元の第一航法座標値と、ＧＮＳＳ受信機３０の測位結果とに基づいて第一航法方位角を補正することにより方位角初期値を算出する。

【0047】

ここで、図７を用いて座標系を説明する。
航法座標系の初期位置は、電源投入時におけるＩＭＵ４０の中心位置である。通常の場合、「二次元の位置初期値」として（０，０）を設定し、「三次元の位置初期値」として（０，０，０）を設定する。
また、図７に示すように、対象船舶２０の初期姿勢角におけるＢｏｄｙ座標系のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を、それぞれ航法座標系のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸とする。このとき、二次元の航法座標系における対象船舶２０の位置は、対象船舶２０の移動量であって、Ｂｏｄｙ座標系におけるＸ軸及びＹ軸の移動量を加算することにより算出される。また、三次元の航法座標系における対象船舶２０の位置は、対象船舶２０の移動量であって、Ｂｏｄｙ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の対象船舶２０の移動量を加算することにより算出される。
Ｂｏｄｙ座標系は、図７に示すように、ＩＭＵ４０の中心を原点とし、対象船舶２０の前進方向をＸ軸とし、対象船舶２０の前進方向に対する右方向をＹ軸とし、対象船舶２０の垂直下方向をＺ軸とする座標系である。

【0048】

標定部３２０は、走行時標定部３２１と停止時標定部３２２と停止判定部３２３とを備える。標定部３２０は、角速度センサ４２の計測値と、方位角初期値と、加速度センサ４１の計測値と、ＧＮＳＳ受信機３０の複合航法の測位結果とに基づいて対象船舶２０の位置を標定する。より具体的には、標定部３２０は、角速度センサ４２により計測された方位角の角速度に基づいて方位角の変化量を算出し、算出した方位角の変化量と、方位角初期値とに基づいて第二航法方位角を算出し、算出した第二航法方位角と、加速度センサ４１により計測された加速度と、三次元の位置初期値とに基づいて三次元の第二航法座標値を算出し、算出した三次元の第二航法座標値と、ＧＮＳＳ受信機３０の測位結果とに基づいて第二航法座標値を補正することにより対象船舶２０の位置を標定する。三次元の位置初期値は航法座標系の初期位置である。
走行時標定部３２１は、対象船舶２０が走行しているときに、カルマンフィルタ部３３０とストラップダウン演算部２２０とを制御して対象船舶２０の位置と姿勢と方位とを標定（算出）する。走行時標定部３２１は標定値算出部とも呼ばれる。
停止時標定部３２２は、対象船舶２０が停止しているときに、カルマンフィルタ部３３０とストラップダウン演算部２２０とを制御して対象船舶２０の位置と姿勢と方位とを標定する。停止時標定部３２２は方位角補正部とも呼ばれる。
停止判定部３２３は、対象船舶２０が停止したか又は発進したかを判定する。

【0049】

具体的には、まず、標定部３２０は、角速度センサ４２により計測された方位角の角速度に基づいて方位角の変化量を算出し、算出した方位角の変化量と出力された方位角初期値とに基づいて対象船舶２０の方位角を第二航法方位角として算出する。次に、標定部３２０は、算出した第二航法方位角に基づいて、加速度センサ４１により計測された三次元の加速度を航法座標系の三次元の加速度に変換する。次に、標定部３２０は、変換後の三次元の加速度を積分して三次元座標における変化量を算出し、算出した変化量を三次元の位置初期値に加えることにより対象船舶２０の三次元の座標値を第二航法座標値として算出する。次に、標定部３２０は、算出した第二航法座標値とＧＮＳＳ受信機３０により測位された三次元の座標値とに基づいて第２のカルマンフィルタを用いて第二航法座標値を補正する補正値を算出する。次に、標定部３２０は、算出した補正値を用いて第二航法座標値を補正し、対象船舶２０の位置を標定した位置標定値として補正後の第二航法座標値を出力する。
また、標定部３２０は、移動していた対象船舶２０が移動を停止した場合、前回算出された第二航法方位角と今回算出された第二航法方位角とに基づいて第３のカルマンフィルタを用いて今回算出された第二航法方位角を補正する方位角補正値を算出し、算出した方位角補正値を用いて今回算出された第二航法方位角を補正して補正後の第二航法方位角を算出する。ここで、第３のカルマンフィルタは、前回算出された第二航法方位角と今回算出された第二航法方位角とを一致させる補正値を方位角補正値として算出する。第３のカルマンフィルタは、前回算出された第二航法方位角と今回算出された第二航法方位角との差分を表す観測方程式を生成し、生成した観測方程式を用いて方位角補正値を算出する。
また、標定部３２０は、停止した対象船舶２０が移動を再開した場合において、まず、補正後の第二航法方位角と新たな方位角の変化量とに基づいて新たな第二航法方位角を算出し、算出した新たな第二航法方位角に基づいて、加速度センサ４１により計測された新たな三次元の加速度を航法座標系の三次元の加速度に変換する。次に、標定部３２０は、変換後の三次元の加速度を積分して三次元座標における変化量を算出し、算出した変化量を前回算出した第二航法座標値に加えることにより、新たな第二航法座標値を算出する。次に、標定部３２０は、算出した新たな第二航法座標値とＧＮＳＳ受信機３０により測位された新たな三次元の座標値とに基づいて新たな第二航法座標値を補正する位置補正値を第２のカルマンフィルタを用いて算出し、算出した位置補正値を用いて新たな第二航法座標値を補正し、補正後の新たな第二航法座標値を新たな位置標定値として出力する。
標定部３２０は、ミリ波レーダ５０により計測された速度が所定の速度閾値未満である場合、対象船舶２０が移動を停止したと判定する。標定部３２０は、対象船舶２０が移動を停止したと判定した後、ミリ波レーダ５０により計測された速度が速度閾値以上である場合、対象船舶２０が移動を再開したと判定する。

【0050】

カルマンフィルタ部３３０は、観測方程式と状態方程式との少なくともいずれかを生成し、生成した観測方程式と状態方程式との少なくともいずれかを用いて各種データの補正値を算出する。
カルマンフィルタ部３３０は、観測方程式が互いに異なる複数のカルマンフィルタとして、第１のカルマンフィルタ３３１と、第２のカルマンフィルタ３３２と、第３のカルマンフィルタ３３３とを備える。
衛星観測データ推定部２３０は、カルマンフィルタ部３３０に内包されている処理を実行する。
誤差推定部２４０は、第１のカルマンフィルタ３３１と、第２のカルマンフィルタ３３２と、第３のカルマンフィルタ３３３とに相当する。

【0051】

ストラップダウン演算部２２０は、加速度データ３９３と角速度データ３９４とに基づいて速度と位置と姿勢と方位とを算出する。ストラップダウン演算部２２０の具体例は特許文献１に記載されている。

【0052】

記憶部３９０は、ＧＮＳＳデータ３９１と、速度・角速度データ３９２と、加速度データ３９３と、角速度データ３９４とを記憶する。
ＧＮＳＳデータ３９１は、ＧＮＳＳ受信機３０が観測したデータから成る。
速度・角速度データ３９２は、ミリ波レーダ５０が観測した速度及び角速度を示すデータから成る。
加速度データ３９３は、加速度センサ４１が観測したデータから成る。
角速度データ３９４は、角速度センサ４２が観測したデータから成る。

【0053】

位置姿勢標定装置３００がミリ波レーダ５０の出力の代わりに磁気方位センサ６０の出力を利用する場合において、位置姿勢標定装置３００は、速度・角速度データ３９２の代わりに方位データを用いる。即ち、この場合において、位置姿勢標定装置３００は、ミリ波レーダ５０により計測された速度及び角速度の代わりに、磁気方位センサ６０により計測された方位の時間変化から算出された角速度を用いる。

【0054】

図８は、本実施の形態に係る自動着岸装置１００のハードウェア構成例を示している。自動着岸装置１００はコンピュータから成る。自動着岸装置１００は複数のコンピュータから成ってもよい。

【0055】

自動着岸装置１００は、本図に示すように、プロセッサ１１と、メモリ１２と、補助記憶装置１３と、入出力ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１４と、通信装置１５等のハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線１９を介して適宜接続されている。

【0056】

プロセッサ１１は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、かつ、コンピュータが備えるハードウェアを制御する。プロセッサ１１は、具体例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
自動着岸装置１００は、プロセッサ１１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサはプロセッサ１１の役割を分担する。

【0057】

メモリ１２は、典型的には揮発性の記憶装置であり、具体例としてＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。メモリ１２は、主記憶装置又はメインメモリとも呼ばれる。メモリ１２に記憶されたデータは、必要に応じて補助記憶装置１３に保存される。

【0058】

補助記憶装置１３は、典型的には不揮発性の記憶装置であり、具体例として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、又はフラッシュメモリである。補助記憶装置１３に記憶されたデータは、必要に応じてメモリ１２にロードされる。
メモリ１２及び補助記憶装置１３は一体的に構成されていてもよい。

【0059】

入出力ＩＦ１４は、入力装置及び出力装置が接続されるポートである。入出力ＩＦ１４は、具体例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。入力装置は、具体例として、キーボード及びマウスである。出力装置は、具体例として、ディスプレイである。

【0060】

通信装置１５は、レシーバ及びトランスミッタである。通信装置１５は、具体例として、通信チップ又はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。

【0061】

自動着岸装置１００の各部は、他の装置等と通信する際に、入出力ＩＦ１４及び通信装置１５を適宜用いてもよい。

【0062】

補助記憶装置１３は自動着岸プログラムを記憶している。自動着岸プログラムは、自動着岸装置１００が備える各部の機能をコンピュータに実現させるプログラムである。自動着岸プログラムは、メモリ１２にロードされて、プロセッサ１１によって実行される。自動着岸装置１００が備える各部の機能は、ソフトウェアにより実現される。

【0063】

自動着岸プログラムを実行する際に用いられるデータと、自動着岸プログラムを実行することによって得られるデータ等は、記憶装置に適宜記憶される。自動着岸装置１００の各部は記憶装置を適宜利用する。記憶装置は、具体例として、メモリ１２と、補助記憶装置１３と、プロセッサ１１内のレジスタと、プロセッサ１１内のキャッシュメモリとの少なくとも１つから成る。なお、データという用語と情報という用語とは同等の意味を有することもある。記憶装置は、コンピュータと独立したものであってもよい。
メモリ１２及び補助記憶装置１３の機能は、他の記憶装置によって実現されてもよい。

【0064】

自動着岸プログラムは、コンピュータが読み取り可能な不揮発性の記録媒体に記録されていてもよい。不揮発性の記録媒体は、具体例として、光ディスク又はフラッシュメモリである。自動着岸プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

【0065】

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図９は、位置姿勢標定装置３００の動作の一例を示すフローチャートである。図９を用いて位置姿勢標定装置３００の動作を説明する。

【0066】

（ステップＳ１１）
初期値算出部３１０は、対象船舶２０の出発時に３自由度２次元航法により、方位角の初期値を算出する。

【0067】

（ステップＳ１２）
走行時標定部３２１は、対象船舶２０が停止するまで、方位角の初期値、又は直近に標定した方位角を用いて６自由度３次元航法により、対象船舶２０の位置と姿勢と方位との各々を標定する。

【0068】

（ステップＳ１３）
対象船舶２０が停止している場合、位置姿勢標定装置３００はステップＳ１４に進む。それ以外の場合、位置姿勢標定装置３００はステップＳ１２に進む。

【0069】

（ステップＳ１４）
停止時標定部３２２は、対象船舶２０が停止している間、拡張ＺＵＰＴ（Ｚｅｒｏ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｕｐｄａｔｅ）アルゴリズムに基づいて、６自由度３次元航法により、対象船舶２０の位置と姿勢と方位との各々を標定する。拡張ＺＵＰＴアルゴリズムの概要は特許文献１に開示されている。

【0070】

（ステップＳ１５）
対象船舶２０が停止している場合、位置姿勢標定装置３００はステップＳ１４に進む。それ以外の場合、位置姿勢標定装置３００はステップＳ１２に進む。

【0071】

図１０は、実施の形態１に係る３自由度２次元航法のアルゴリズムを示している。当該アルゴリズムは、特許文献１の図７に示すアルゴリズムと同じである。以下、図１０について説明する。なお、初期値算出部３１０は、入力補正部３１１と、方位更新部３１２と、座標変換部３１３と、緯度経度更新部３１４と、出力補正部３１５とを備える。

【0072】

入力補正部３１１は、速度・角速度データ３９２が示す速度に対してカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより、速度・角速度データ３９２が示す速度（速度ベクトル）を補正する。
また、入力補正部３１１は、角速度データ３９４が示す「方位角」の角速度にカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより、方位角の角速度を補正する。

【0073】

方位更新部３１２は、入力補正部３１１によって補正された方位角の角速度を１回積分することにより、方位角の変化量を算出する。方位更新部３１２は、算出した方位角の変化量を、方位角の初期値、又は出力補正部３１５によって前回算出された方位角に加算することにより新たな方位角を算出する。ここで、方位角の初期値は適当な値であって構わない。

【0074】

座標変換部３１３は、方位更新部３１２によって算出された姿勢と方位とに基づいて、所定の変換式を用いて入力補正部３１１によって補正された速度をセンサ座標系の値から航法座標系の値に変換する。これにより、航法座標系の二次元速度が得られる。二次元速度は、緯度方向の速度と、経度方向の速度とから成る。

【0075】

緯度経度更新部３１４は、座標変換部３１３によって得られた二次元速度を１回積分して二次元座標の変化量を算出する。二次元座標は、緯度成分と経度成分とから成る。緯度経度更新部３１４は、算出した二次元座標の変化量を、二次元座標の初期値、又は出力補正部３１５によって前回算出された二次元座標に加算することにより新たな二次元座標を算出する。
具体例として、緯度経度更新部３１４は、対象船舶２０が出発する前、つまり対象船舶２０の停止時にＧＮＳＳ受信機３０により測位された二次元座標値を二次元座標の初期値として使用する。

【0076】

まず、カルマンフィルタ部３３０は、ＧＮＳＳデータ３９１が示す二次元座標と、緯度経度更新部３１４によって算出された二次元座標との差を「座標残差」として算出する。
次に、カルマンフィルタ部３３０は、ＧＮＳＳデータ３９１が示す二次元速度と、座標変換部３１３によって得られた二次元速度との差を「速度残差」として算出する。
次に、カルマンフィルタ部３３０は、算出した座標残差と速度残差とを入力として第１のカルマンフィルタ３３１を実行することにより、速度の補正値と、角速度の補正値と、二次元座標の補正値と、方位角の補正値との各々を算出する。

【0077】

出力補正部３１５は、緯度経度更新部３１４によって算出された二次元座標値にカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより二次元座標値を補正し、補正した二次元座標値を出力する。
さらに、出力補正部３１５は、方位更新部３１２によって算出された方位角にカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより方位角を補正し、補正した方位角を出力する。

【0078】

以上のように、３自由度２次元航法では、加速度センサ４１が計測した加速度ではなく、ミリ波レーダ５０が計測した速度を用いているために速度に積分誤差がのらない。また、方位角の初期値が不適切であっても、すぐに方位角として適切な値を求めることができる。これは、角速度センサ４２が計測した角速度ではなく、ミリ波レーダ５０が計測した角速度を用いているためである。
従って、３自由度２次元航法によれば、二次元座標を求めるための積分計算が１回で済み、速度の座標変換に用いる方位角の初期値の誤差の影響が比較的少なく、また、カルマンフィルタを用いて二次元座標値と方位角との各々を適切に補正することができる。

【0079】

図１１は、実施の形態１に係る６自由度３次元航法のアルゴリズムを示している。当該アルゴリズムは、特許文献１の図９に示すアルゴリズムと同じである。以下、図１１について説明する。なお、標定部３２０は、入力補正部３２４と、出力補正部３２５とを備える。

【0080】

入力補正部３２４は、加速度データ３９３が示す三次元加速度にカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより三次元加速度を補正する。
また、入力補正部３２４は、角速度データ３９４が示す三次元角速度にカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより三次元角速度を補正する。

【0081】

ストラップダウン演算部２２０は、入力補正部３２４によって補正された三次元加速度と、入力補正部３２４によって補正された三次元角速度とを用いて、対象船舶２０の位置と姿勢と方位との各々を算出する。

【0082】

出力補正部３２５は、ストラップダウン演算部２２０によって算出された位置に対してカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより当該位置を補正し、補正した位置を標定結果の位置として出力する。
また、出力補正部３２５は、ストラップダウン演算部２２０によって算出された姿勢に対してカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより当該姿勢を補正し、補正した姿勢を標定結果の姿勢角として出力する。
さらに、出力補正部３２５は、ストラップダウン演算部２２０によって算出された方位に対してカルマンフィルタ部３３０によって算出された補正値を加算することにより当該方位を補正し、補正した方位を標定結果の方位角として出力する。

【0083】

停止判定部３２３は、ミリ波レーダ５０の観測結果から算出される速度に基づいて、対象船舶２０が停止しているか否かを判定する。

【0084】

カルマンフィルタ部３３０は、対象船舶２０が停止してない場合、ＧＮＳＳデータ３９１が示す位置と、ストラップダウン演算部２２０によって算出された位置との差を「位置残差」として算出する。
次に、カルマンフィルタ部３３０は、速度・角速度データ３９２が示す速度とストラップダウン演算部２２０によって算出された速度との差を「速度残差」として算出し、速度・角速度データ３９２が示す角速度とストラップダウン演算部２２０によって算出された角速度との差を「角速度残差」として算出する。
次に、カルマンフィルタ部３３０は、算出した位置残差と速度残差とを入力値として第２のカルマンフィルタ３３２を実行することにより、三次元加速度の補正値と、三次元角速度の補正値と、位置の補正値と、姿勢の補正値との各々を算出する。

【0085】

ステップＳ１４では、６自由度３次元航法において、拡張ＺＵＰＴアルゴリズムを適用した第３のカルマンフィルタ３３３が実行される。

【0086】

図１２は、自動着岸システム９０において航法シナリオを生成する処理の一例を示すフローチャートである。図１２を用いて航法シナリオを生成する処理を説明する。自動着岸システム９０が備える各装置の動作手順は自動着岸方法に相当する。また、自動着岸システム９０が備える各装置の動作を実現するプログラムは自動着岸プログラムに相当する。

【0087】

（ステップＳ１０１）
各ミリ波レーダ５０は、各ミリ波レーダ５０の周辺を測距し、Ｘ軸及びＹ軸についてのドップラー速度を測定する。

【0088】

（ステップＳ１０２）
各ミリ波レーダ５０は、各ミリ波レーダ５０の周辺を測距した結果を自動着岸装置１００へ入力する。

【0089】

（ステップＳ１０３）
自動着岸装置１００は、各ミリ波レーダ５０によるドップラー速度の測定結果をＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００へ入力する。

【0090】

（ステップＳ１０４）
ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、時刻ｔにおける対象船舶２０の位置と速度と姿勢とを計算する。

【0091】

（ステップＳ１０５）
ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は、計算した対象船舶２０の位置と速度と姿勢とを自動着岸装置１００へ入力する。

【0092】

（ステップＳ１０６）
点群生成部１２０は、各ミリ波レーダ５０から入力されたデータと、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００から入力されたデータとに基づいて、地図データ１９０として、絶対座標を示す３次元地図を生成する。

【0093】

（ステップＳ１０７）
目標座標及び目標姿勢が設定されている場合、自動着岸システム９０はステップＳ１０８に進む。それ以外の場合、自動着岸システム９０はステップＳ１０１に戻る。

【0094】

（ステップＳ１０８）
経路計画部１４２は、生成された３次元地図と、現在の対象船舶２０の位置と速度と姿勢とに基づいて、目標座標に目標姿勢で到達するまでの航法シナリオとして、障害物を回避し、かつ、合理的である経路計画と姿勢変更計画とを生成する。

【0095】

（ステップＳ１０９）
経路計画部１４２は、生成した航法シナリオにおける予定位置及び予定姿勢それぞれと、現在計測された対象船舶２０の位置及び姿勢を比較する。

【0096】

（ステップＳ１１０）
経路計画部１４２は、ステップＳ１０９における比較結果を基に航法シナリオを修正する。

【0097】

（ステップＳ１１１）
目標座標に障害物がある場合、自動着岸システム９０はステップＳ１１２に進む。それ以外の場合、自動着岸システム９０はステップＳ１１３に進む。

【0098】

（ステップＳ１１２）
経路計画部１４２は、目標座標付近において障害物を回避することができる座標及び姿勢それぞれを、目標座標及び目標姿勢として再設定する。

【0099】

（ステップＳ１１３）
航法シナリオにおいて対象船舶２０が目標座標及び目標姿勢に到達した場合、自動着岸システム９０はステップＳ１１４に進む。それ以外の場合、自動着岸システム９０はステップＳ１０１に戻る。

【0100】

（ステップＳ１１４）
自動着岸システム９０は、航法シナリオの生成を終了する。

【0101】

図１３は、ユースケース１における自動着岸システム９０の運用シーケンスを説明する図である。ユースケース１は、具体例として、エンジン２基掛けのハイエンドクルーザがサービスバースへ着岸するケースである。ユースケース１は、最も実現容易な基本ユースケースに当たる。図１３を用いてユースケース１の具体例を説明する。本例において、一般的なＭＡＫＬＩＮＫ法を利用している。
図１３において、アンテナの中心に対応するシンボル地図のエリアと、アンテナの中心から±４５度の範囲のエリアに対応するシンボル地図のエリアと、アンテナの中心のＬＯＳと、アンテナ覆域±４５度の範囲との各々が示されている。ＬＯＳはＬｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔの略記である。

【0102】

（１）アプローチ開始
対象船舶２０は、マリーナバースに対する着岸アプローチを開始する。

【0103】

（２）地図生成スタート
対象船舶２０は、マリーナバースに対する離隔距離が１５ｍである地点において地図生成を開始する。対象船舶２０は、マリーナバースの岸に平行に進みながら地図を生成する。

【0104】

（３）地図生成完了
対象船舶２０は、地図を生成しながら１から２艇身程度直進し、地図の生成を完了する。

【0105】

（４）経路計画実施
対象船舶２０は、生成した地図と、対象船舶２０の位置及び姿勢とに基づいて経路計画を実施する。なお、対象船舶２０の目標位置及び目標姿勢が設定されているものとする。

【0106】

（５）自動着岸
対象船舶２０は、実施した経路計画に基づいて自動着岸を実施する。

【0107】

図１４は、ユースケース１における自動着岸システム９０の運用シーケンスを説明する図であって、ウェイポイント及び地図の具体例を表記した図である。本例において、目標座標及び目標姿勢が示されており、また、マリーナバースには障害物として他の船が存在する。本例において、地図は複数のノードを示す。隣接する各２つのノードを結んだ線は、航行不能ラインを示す。航行不能ラインは、対象船舶２０が進入することができない領域の端部を示し、航行可能領域と航行不能領域との境界に対応する。各ノードは、ミリ波レーダ５０の観測結果を示し、具体例として、岸壁、桟橋、又は障害物の一部を示す。図１４において、航行不能ラインよりも対象船舶２０側の領域が航行可能領域である。

【0108】

なお、対象船舶２０は、自動着岸の実施中に地図形状の差異を検知した場合、直ちに自動着岸を停止する。地図形状の差異は、自動着岸の実施前に生成した地図が示す航行不能ラインと、自動着岸の実施中においてミリ波レーダ５０により観測した結果に基づく航行不能ラインとの差異である。地図形状の差異は、具体例として、自動着岸の実施前において停泊中であった他船が動き出すことによって生じる。ここで、本実施の形態では、地図が絶対座標系であるため、過去の地図と現在の地図との間における相似性を常に検証することができ、また、地図形状の差異を検知することができる。一方、既存技術では、地図が相対座標系であるため、過去の地図と現在の地図との間における相似性を検証することができない。なお、航行不能ラインは３次元的な面であってもよい。
上位システム又はユーザが対象船舶２０の周囲の安全を確認した後、自動着岸システム９０は、ミリ波レーダ５０による観測結果に基づいて地図を更新し、運用シーケンス（４）から再開する。
つまり、対象船舶２０が誘導されている途中において、対象レーダは対象バースにおいて測距し、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００は対象船舶２０の位置及び姿勢を測位する。点群生成部１２０は、対象船舶２０が誘導されている途中において、対象レーダが対象バースにおいて測距した結果と、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置２００が対象船舶２０の位置及び姿勢を測位した結果とに基づいて更新地図を生成する。更新地図は、対象バースにおける航行可能領域を示す地図であって、絶対座標を示す地図である。航法シナリオ生成部１４０は、更新地図が示す航行可能領域と、対象地図が示す航行可能領域との間に差異が存在する場合に、対象船舶２０の誘導を停止する。

【0109】

図１５は、ユースケース２における自動着岸システム９０の運用シーケンスを説明する図である。ユースケース２は、具体例として、エンジン２基掛けのハイエンドクルーザがホームバースへ着岸するケースである。ユースケース２は、実運用時の標準ケースに当たる。ユースケース２における処理の流れは、ユースケース１における処理の流れと同様である。
なお、ユースケース１において、対象船舶２０は、地図を生成するために岸壁にかなり近づくことができる。しかしながら、ユースケース２において、対象船舶２０は、岸壁に近づこうとすると桟橋に衝突する可能性がある。そのため、ユーザ又は上位システム等は、ユースケースに応じて着岸モードを変更する必要がある。ユーザは、入出力装置を用いてユースケースを設定してもよい。目標位置に基づき、予め設定された目標位置に基づくユースケースの対応テーブルを参照して、目標位置の近傍におけるユースケースが自動的に設定されてもよい。

【0110】

図１６から図２０は、ユースケース２における自動着岸システム９０の運用シーケンスを時系列で説明する図である。図１６から図２０を用いて当該運用シーケンスの具体例を説明する。本例において、一般的なＭＡＫＬＩＮＫ法を利用している。

【0111】

（１）アプローチ開始
対象船舶２０は、図１６に示すように、桟橋のへりをサーチするために岸壁が存在する方向へ向かう。なお、対象船舶２０の着岸モードはユースケース２に対応するモードに設定されている。

【0112】

（２）地図生成スタート
対象船舶２０は、図１７に示すように、桟橋のへりを観測した後、バースのへりをサーチするためにバースのへりが存在すると考えられる方向へ進む。
対象船舶２０は、図１８に示すように、ホームバースの幅が判明した後、検出したホームバースの中をサーチしに行く。ホームバースの幅は、観測した桟橋のへりと、観測したバースのへりとに基づいて算出される。
対象船舶２０は、図１９に示すように、検出したホームバースの中へ入り、ホームバースの形状を地図化する。
以降の処理はユースケース１の処理と同様である。なお、図２０は、生成された地図と、目標座標及び目標姿勢と、計画された経路が示す各ウェイポイントとを示している。

【0113】

＊＊＊実施の形態１の効果の説明＊＊＊
本実施の形態によれば、リアルタイムで着岸位置を示す地図を自動的に生成するため、事前の着岸位置の登録が不要である、また、本実施の形態によれば、他の船がバースに停泊している場合であっても、自動的に他の船を避けながら任意のバースに着岸することができる。
本実施の形態によれば、絶対座標によって航法シナリオを生成することができるため、クルーザの運用のように着岸位置が固定的である運用において、制御用の上位システム等から予め着岸座標を指定しておくことが可能である。そのため、ユーザが手動で着岸座標を設定する必要はない。なお、着岸位置が変更となる場合に、ユーザが手動で着岸位置の座標を設定することも可能である。
本実施の形態によれば、着岸位置を絶対座標で指定することができる。そのため、本実施の形態によれば、ミリ波レーダ５０の測距範囲外において地図が生成されていない領域における航行シナリオを生成することもできる。

【0114】

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
図２１は、本変形例に係る自動着岸装置１００のハードウェア構成例を示している。
自動着岸装置１００は、プロセッサ１１、プロセッサ１１とメモリ１２、プロセッサ１１と補助記憶装置１３、あるいはプロセッサ１１とメモリ１２と補助記憶装置１３とに代えて、処理回路１８を備える。
処理回路１８は、自動着岸装置１００が備える各部の少なくとも一部を実現するハードウェアである。
処理回路１８は、専用のハードウェアであってもよく、また、メモリ１２に格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。

【0115】

処理回路１８が専用のハードウェアである場合、処理回路１８は、具体例として、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又はこれらの組み合わせである。
自動着岸装置１００は、処理回路１８を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、処理回路１８の役割を分担する。

【0116】

自動着岸装置１００において、一部の機能が専用のハードウェアによって実現されて、残りの機能がソフトウェア又はファームウェアによって実現されてもよい。

【0117】

処理回路１８は、具体例として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにより実現される。
プロセッサ１１とメモリ１２と補助記憶装置１３と処理回路１８とを、総称して「プロセッシングサーキットリー」という。つまり、自動着岸装置１００の各機能構成要素の機能は、プロセッシングサーキットリーにより実現される。

【0118】

＊＊＊他の実施の形態＊＊＊
実施の形態１について説明したが、本実施の形態のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、本実施の形態を部分的に実施しても構わない。その他、本実施の形態は、必要に応じて種々の変更がなされても構わず、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施されても構わない。
なお、前述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示と、その適用物と、用途の範囲とを制限することを意図するものではない。フローチャート等を用いて説明した手順は適宜変更されてもよい。

【符号の説明】

【0119】

１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ 補助記憶装置、１４ 入出力ＩＦ、１５ 通信装置、１８ 処理回路、１９ 信号線、２０ 対象船舶、２９ ＧＮＳＳアンテナ、３０ ＧＮＳＳ受信機、４０ ＩＭＵ、４１ 加速度センサ、４２ 角速度センサ、５０ ミリ波レーダ、５１ シンセサイザ、５２ 発振器、５３ ミリ波送受信アンテナ、５４ ミキサー、５５ 信号処理部、５６ シンボル捕捉追尾部、６０ 磁気方位センサ、６１ スイッチ、９０ 自動着岸システム、１００ 自動着岸装置、１１０ データ収集部、１２０ 点群生成部、１２１ 点群抽出部、１２２ 座標変換部、１２３ 地図生成部、１３０ 速度方位検出部、１３１ 速度プロファイル部、１３２ レーダ／Ｂｏｄｙ座標変換部、１４０ 航法シナリオ生成部、１４１ 目標位置入力部、１４２ 経路計画部、１４３ 誘導制御部、１９０ 地図データ、２００ ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置、２２０ ストラップダウン演算部、２３０ 衛星観測データ推定部、２４０ 誤差推定部、２４１ 高精度測位計算部、３００ 位置姿勢標定装置、３１０ 初期値算出部、３１１ 入力補正部、３１２ 方位更新部、３１３ 座標変換部、３１４ 緯度経度更新部、３１５ 出力補正部、３２０ 標定部、３２１ 走行時標定部、３２２ 停止時標定部、３２３ 停止判定部、３２４ 入力補正部、３２５ 出力補正部、３３０ カルマンフィルタ部、３３１ 第１のカルマンフィルタ、３３２ 第２のカルマンフィルタ、３３３ 第３のカルマンフィルタ、３９０ 記憶部、３９１ ＧＮＳＳデータ、３９２ 速度・角速度データ、３９３ 加速度データ、３９４ 角速度データ。

【要約】

自動着岸装置（１００）は、点群生成部（１２０）と航法シナリオ生成部（１４０）とを備える。点群生成部（１２０）は、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法装置（２００）が対象船舶の位置及び姿勢を測位した結果に基づいて、対象レーダが対象バースにおいて測距した結果に対応する点群の各点に対応する相対座標を絶対座標に変換し、変換された各点に対応する絶対座標に基づいて、対象バースにおける航行可能領域を示し、絶対座標を示す対象地図を生成する。航法シナリオ生成部（１４０）は、対象地図に基づいて対象バースにおける対象船舶の目標位置及び目標姿勢が指定されたとき、対象地図と、測位された対象船舶の位置及び姿勢とに基づいて、目標位置に目標姿勢で到達するよう対象船舶を誘導する計画を生成する。

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】