7636957 操船支援システム、操船支援方法、情報処理装置、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-18

(45)【発行日】2025-02-27

(54)【発明の名称】操船支援システム、操船支援方法、情報処理装置、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G08G 3/02 20060101AFI20250219BHJP

   G01S 13/937 20200101ALI20250219BHJP

【ＦＩ】

G08G3/02 A

G01S13/937

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021075838

(22)【出願日】2021-04-28

(65)【公開番号】P2022170015

(43)【公開日】2022-11-10

【審査請求日】2024-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】500370230

【氏名又は名称】株式会社日本海洋科学

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125645

【弁理士】

【氏名又は名称】是枝 洋介

(74)【代理人】

【識別番号】100145609

【弁理士】

【氏名又は名称】楠屋 宏行

(74)【代理人】

【識別番号】100149490

【弁理士】

【氏名又は名称】羽柴 拓司

(72)【発明者】

【氏名】横山 聡

(72)【発明者】

【氏名】竹林 優一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 悠太

(72)【発明者】

【氏名】中川 和也

(72)【発明者】

【氏名】魚下 成一

【審査官】西堀 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９６１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２２５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／００３８５６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／００－９９／００

Ｇ０１Ｓ １３／９３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の位置及び速度を表す船舶データを生成するデータ生成部と、
前記船舶データ及び指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出する旋回航路算出部と、
前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す画像を表示する表示部と、
を備え、
前記旋回条件は、ＲＯＴ（Rate of Turn）であり、
前記旋回航路算出部は、段階的に変化する複数の前記ＲＯＴにそれぞれ対応する、旋回開始位置が共通する複数の前記予測旋回航路を算出し、
前記表示部は、複数の前記予測旋回航路を示す画像を表示する、
操船支援システム。

【請求項2】

前記旋回条件として、指定された目標位置に到達するために必要な旋回条件を算出する旋回条件算出部をさらに備える、
請求項１に記載の操船支援システム。

【請求項3】

前記表示部に表示される前記船舶の位置を示す画像において前記目標位置の指定を受付ける指定受付部をさらに備える、
請求項２に記載の操船支援システム。

【請求項4】

前記旋回条件として、指定された旋回開始位置から指定された目標位置に到達するために必要な旋回条件を算出する旋回条件算出部をさらに備える、
請求項１に記載の操船支援システム。

【請求項5】

前記表示部に表示される前記船舶の位置を示す画像において前記旋回開始位置及び前記目標位置の指定を受付ける指定受付部をさらに備える、
請求項４に記載の操船支援システム。

【請求項6】

前記旋回条件は、前記船舶の旋回性能の上限に対応する条件である、
請求項１に記載の操船支援システム。

【請求項7】

前記旋回条件算出部は、前記旋回条件とともに、前記目標位置に到達するまでの時間を算出する、
請求項２に記載の操船支援システム。

【請求項8】

他船の位置及び速度を表す他船データを生成する他船データ生成部と、
前記船舶データ及び前記他船データに基づいて、前記他船の予測針路上の各点について、前記船舶が変針して前記各点に到達すると仮定したときに、前記船舶と前記他船とが衝突するリスクを表すリスク値を算出し、前記リスク値が閾値以上の点をＯＺＴ（Obstacle Zone by Target）を表示するためのＯＺＴ表示点とするリスク値算出部と、
前記予測旋回航路上に所定時間内に到達できる前記ＯＺＴが存在する場合に、警報を発報する警報部と、
をさらに備える、
請求項１ないし７の何れかに記載の操船支援システム。

【請求項9】

前記データ生成部は、前記船舶に搭載され、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）から受信した電波に基づいて前記船舶の位置を検出するＧＮＳＳ受信機を含む、
請求項１ないし８の何れかに記載の操船支援システム。

【請求項10】

前記他船データ生成部は、前記船舶に搭載され、前記船舶の周囲に発せられた電波の反射波を受信して生成されたエコーデータから前記他船の位置及び速度を検出するレーダーを含む、
請求項８に記載の操船支援システム。

【請求項11】

データ生成部により、船舶の位置及び速度を表す船舶データを生成し、
前記船舶データ及び指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出し、
前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す画像を表示する、
操船支援方法であって、
前記旋回条件は、ＲＯＴ（Rate of Turn）であり、
前記算出は、段階的に変化する複数の前記ＲＯＴにそれぞれ対応する、旋回開始位置が共通する複数の前記予測旋回航路を算出し、
前記表示は、複数の前記予測旋回航路を示す画像を表示する、
操船支援方法。

【請求項12】

船舶の位置及び速度を表す船舶データ並びに指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出する旋回航路算出部と、
前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す表示用画像を生成する表示制御部と、
を備え、
前記旋回条件は、ＲＯＴ（Rate of Turn）であり、
前記旋回航路算出部は、段階的に変化する複数の前記ＲＯＴにそれぞれ対応する、旋回開始位置が共通する複数の前記予測旋回航路を算出し、
前記表示制御部は、複数の前記予測旋回航路を示す表示用画像を生成する、
情報処理装置。

【請求項13】

船舶の位置及び速度を表す船舶データ並びに指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出すること、
前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す表示用画像を生成すること、
をコンピュータに実行させ、
前記旋回条件は、ＲＯＴ（Rate of Turn）であり、
前記算出は、段階的に変化する複数の前記ＲＯＴにそれぞれ対応する、旋回開始位置が共通する複数の前記予測旋回航路を算出し、
前記生成は、複数の前記予測旋回航路を示す表示用画像を生成する、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操船支援システム、操船支援方法、情報処理装置、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＥＣＤＩＳ（Electronic Chart Display and Information System）等の、電子海図上に自船の位置を表示する装置が知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところで、実際に旋回する前に、自船がどのような航路で旋回するか予測することができたら便利である。

【0004】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、予測旋回航路を把握することが容易な操船支援システム、操船支援方法、情報処理装置、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明の一の態様の操船支援システムは、船舶の位置及び速度を表す船舶データを生成するデータ生成部と、前記船舶データ及び指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出する旋回航路算出部と、前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す画像を表示する表示部と、を備える。

【0006】

また、本発明の他の態様の操船支援方法は、データ生成部により、船舶の位置及び速度を表す船舶データを生成し、前記船舶データ及び指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出し、前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す画像を表示する。

【0007】

また、本発明の他の態様の情報処理装置は、船舶の位置及び速度を表す船舶データ並びに指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出する旋回航路算出部と、前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す表示用画像を生成する表示制御部と、を備える。

【0008】

また、本発明の他の態様のプログラムは、船舶の位置及び速度を表す船舶データ並びに指定された旋回条件に基づいて、前記船舶が前記旋回条件に従って旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出すること、前記船舶の位置及び前記予測旋回航路を示す表示用画像を生成すること、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、予測旋回航路を把握することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る操船支援システムの構成例を示す図である。

【図2】他船管理データベースの例を示す図である。

【図3】実施形態に係る情報処理装置の構成例を示す図である。

【図4】実施形態に係る操船支援方法の手順例を示す図である。

【図5】予測旋回航路の表示例を示す図である。

【図6】予測旋回航路の表示例を示す図である。

【図7】予測旋回航路の表示例を示す図である。

【図8】予測旋回航路の表示例を示す図である。

【図9】予測旋回航路の表示例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0012】

図１は、実施形態に係る操船支援システム１００の構成例を示すブロック図である。操船支援システム１００は、船舶に搭載され、周囲に存在する船舶を監視するためのシステムである。

【0013】

操船支援システム１００が搭載された船舶は、以下の説明では「自船」という。また、自船の周囲に存在する船舶は、以下の説明では「他船」という。

【0014】

また、以下の説明において、「速度」は速さと方位を表すベクトル量（いわゆる、船速ベクトル）であるとし、「速さ」はスカラー量であるとする。

【0015】

操船支援システム１００は、情報処理装置１、表示部２、レーダー３、ＡＩＳ４、ＧＮＳＳ受信機５、ジャイロコンパス６、ＥＣＤＩＳ７、及び警報部８を備えている。これらの機器は、例えばＬＡＮ等のネットワークＮに接続されており、相互にネットワーク通信が可能である。

【0016】

情報処理装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、及び入出力インターフェース等を含むコンピュータである。情報処理装置１のＣＰＵは、ＲＯＭ又は不揮発性メモリからＲＡＭにロードされたプログラムに従って情報処理を実行する。

【0017】

プログラムは、例えば光ディスク又はメモリカード等の情報記憶媒体を介して供給されてもよいし、例えばインターネット又はＬＡＮ等の通信ネットワークを介して供給されてもよい。

【0018】

表示部２は、例えばタッチセンサ付き表示装置である。タッチセンサは、指等による画面内の指示位置を検出する。タッチセンサに限らず、マウス等により指示位置が入力されてもよい。

【0019】

レーダー３は、自船の周囲に電波を発するとともにその反射波を受信し、受信信号に基づいてエコーデータを生成する。また、レーダー３は、エコーデータから物標を識別し、物標の位置及び速度を表す物標追跡データ（ＴＴデータ）を生成する。

【0020】

ＡＩＳ（Automatic Identification System）４は、自船の周囲に存在する他船又は陸上の管制からＡＩＳデータを受信する。ＡＩＳに限らず、ＶＤＥＳ（VHF Data Exchange System）が用いられてもよい。ＡＩＳデータは、他船の位置及び速度等を含んでいる。

【0021】

ＧＮＳＳ受信機５は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）から受信した電波に基づいて自船の位置を検出する。ジャイロコンパス６は、自船の方位を検出する。ジャイロコンパスに限らず、ＧＰＳコンパス又は磁気コンパスが用いられてもよい。

【0022】

ＥＣＤＩＳ（Electronic Chart Display and Information System）７は、ＧＮＳＳ受信機５から自船の位置を取得し、電子海図上に自船の位置を表示する。また、ＥＣＤＩＳ７は、電子海図上に自船の予定航路も表示する。ＥＣＤＩＳに限らず、ＧＮＳＳプロッタが用いられてもよい。

【0023】

警報部８は、自船が他船と衝突するリスクがある場合に警報を発報する。警報部８は、例えば表示による警報であってもよいし、音又は光による警報であってもよい。表示による警報は、表示部２において行われてもよい。すなわち、表示部２が警報部８を兼ねてもよい。

【0024】

本実施形態において、情報処理装置１は独立した装置であるが、これに限らず、ＥＣＤＩＳ７等の他の装置と一体であってもよい。すなわち、情報処理装置１の機能部がＥＣＤＩＳ７等の他の装置で実現されてもよい。

【0025】

また、表示部２も独立した装置であるが、これに限らず、ＥＣＤＩＳ７等の他の装置の表示部が、情報処理装置１により生成された画像を表示する表示部２として用いられてもよい。

【0026】

本実施形態において、ＧＮＳＳ受信機５とＥＣＤＩＳ７の組は、データ生成部の例であり、自船の位置及び速度を表す自船データを生成する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機５が自船の位置を検出するとともに、ＥＣＤＩＳ７が自船の位置の時間変化から自船の速度を検出する。

【0027】

これに限らず、自船の速度は、ジャイロコンパス６により検出される自船の方位と、不図示の船速計により検出される自船の速さとに基づいて検出されてもよい。

【0028】

また、レーダー３又はＡＩＳ４は、他船データ生成部の例であり、他船の位置及び速度を表す他船データを生成する。具体的には、レーダー３により生成されるＴＴデータが他船データに相当する。また、ＡＩＳ４により生成されるＡＩＳデータも他船データに相当する。

【0029】

図２は、情報処理装置１のメモリに構築される他船管理データベースの例を示す図である。他船管理データベースには、レーダー３又はＡＩＳ４により生成された他船データが登録される。

【0030】

他船管理データベースは、「他船識別子」、「位置」、「速さ」、及び「方位」等のフィールドを含んでいる。なお、レーダー３により検出される他船の位置及び方位は、ＧＮＳＳと同じ座標系に変換される。

【0031】

図３は、実施形態に係る情報処理装置１の構成例を示す図である。情報処理装置１は、指定受付部１１、旋回条件算出部１２、旋回航路算出部１３、リスク値算出部１４、発報判定部１５、及び表示制御部１６を備えている。これらの機能部は、情報処理装置１のＣＰＵがプログラムに従って情報処理を実行することにより実現される。

【0032】

指定受付部１１は、表示部２に表示される自船の位置を示す画像において目標位置等の位置の指定を受付ける。画像内の位置の指定は、表示部２に設けられたタッチセンサ又はマウス等によって行われる。

【0033】

旋回条件算出部１２は、指定受付部１１により受付けた目標位置に到達するために必要な旋回条件を算出する。旋回条件は、例えばＲＯＴ（Rate of Turn）である。これに限らず、旋回条件は舵角であってもよい。また、旋回条件算出部１２は、旋回条件とともに、目標位置に到達するまでの到達時間も算出する。

【0034】

旋回航路算出部１３は、旋回条件算出部１２により算出された旋回条件に従って船舶が旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出する。予測旋回航路は、例えば算出されたＲＯＴに対応する円弧で表される。これに限らず、予測旋回航路は、自船の船体特性を考慮したＫ－Ｔモデルに基づく曲線であってもよい。

【0035】

リスク値算出部１４は、自船データ及び他船データに基づいて、自船と他船とが衝突するリスクを表すリスク値を算出する。リスク値の算出には、ＯＺＴ（Obstacle Zone by Target）を表示するための公知の手法が用いられる。

【0036】

具体的には、リスク値算出部１４は、他船の予測針路上の各判定点について、自船が変針して各判定点に到達すると仮定したときに、自船と他船が衝突するリスクを表すリスク値を算出し、リスク値が閾値以上の点を、ＯＺＴを表示するためのＯＺＴ表示点とする。

【0037】

発報判定部１５は、リスク値算出部１４により算出されたリスク値が閾値以上である場合に、警報部８に発報指令を出力する。また、発報判定部１５は、旋回航路算出部１３により算出された予測旋回航路上にＯＺＴが存在する場合にも、警報部８に発報指令を出力する。

【0038】

表示制御部１６は、自船データ及び他船データに基づいて、自船及び他船の位置を示す画像を生成し、表示部２に出力する。また、表示制御部１６は、リスク値算出部１４により算出されたリスク値に基づいて他船の予測針路上にＯＺＴを表示する。さらに、表示制御部１６は、旋回航路算出部１３により算出された予測旋回航路も表示する。

【0039】

図４は、操船支援システム１００において実現される、実施形態に係る操船支援方法の手順例を示すフロー図である。情報処理装置１は、同図に示す情報処理をプログラムに従って実行する。図５～図７は、予測旋回航路の表示例を示す図である。

【0040】

まず、情報処理装置１は、自船、他船及びＯＺＴ等の位置を示す画像を生成し、表示部２に出力する（Ｓ１１：表示制御部１６としての処理）。

【0041】

次に、情報処理装置１は、表示部２に表示された画像において目標位置が指定されたか否かを判定する（Ｓ１２：指定受付部１１としての処理）。目標位置の指定は、例えばマウスのクリック等によって実現される。

【0042】

次に、情報処理装置１は、表示部２に表示された画像において指定された目標位置に到達するために必要なＲＯＴ及び到達時間を算出する（Ｓ１３：旋回条件算出部１２としての処理）。ＲＯＴ及び到達時間は、自船の位置、自船の速度、及び指定された目標位置に基づいて算出される。

【0043】

次に、情報処理装置１は、Ｓ１３で算出されたＲＯＴに従って自船が現在の位置から目標位置まで旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出し、自船の位置等とともに画像に表示する（Ｓ１４：旋回航路算出部１３及び表示制御部１６としての処理）。

【0044】

図５に示すように、予測旋回航路は、自船の位置から船首方位に向けて延び出して目標位置に至る円弧で表される。画像には、自船の位置及び予測旋回航路とともに、旋回に必要なＲＯＴ及び到達時間等の旋回条件が数値で示される。また、目標位置に到達したときの自船の船首方位が破線等で示されてもよい。

【0045】

次に、情報処理装置１は、表示部２に表示された画像において旋回開始位置が指定されたか否かを判定する（Ｓ１５：指定受付部１１としての処理）。旋回開始位置は、自船の船首線上に指定される。

【0046】

旋回開始位置の指定は、例えばマウスのホイール操作等によって実現される。例えば、マウスのクリックによって目標位置が指定された状態で、マウスのホイール操作が行われると、旋回開始位置が指定される。

【0047】

次に、情報処理装置１は、表示部２に表示された画像において指定された旋回開始位置から目標位置に到達するために必要なＲＯＴ及び到達時間を算出する（Ｓ１６：旋回条件算出部１２としての処理）。ＲＯＴ及び到達時間は、自船の位置、自船の速度、旋回開始位置、及び目標位置に基づいて算出される。

【0048】

次に、情報処理装置１は、Ｓ１６で算出されたＲＯＴに従って自船が旋回開始位置から目標位置まで旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出し、自船の位置等とともに画像に表示する（Ｓ１７：旋回航路算出部１３及び表示制御部１６としての処理）。

【0049】

図６に示すように、予測旋回航路は、旋回開始位置から船首方位に向けて延び出して目標位置に至る円弧で表される。画像には、旋回に必要なＲＯＴ及び到達時間等の旋回条件に加えて、旋回を開始するまでの時間も数値で示される。到達時間は、現在の位置から旋回開始位置に到達する時間と、旋回開始位置から目標位置に到達する時間との合計である。

【0050】

次に、情報処理装置１は、予測航路上に所定時間内に到達できるＯＺＴが存在するか否か判定し、そのようなＯＺＴが存在する場合に、警報部８に発報指令を出力する（Ｓ１８，Ｓ１９：発報判定部１５としての処理）。警報部８は、発報指令を受けると、警報を発報する。

【0051】

具体的には、情報処理装置１は、目標位置の指定を受付けていない場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、自船の船首線上に所定時間内に到達できるＯＺＴが存在するか否か判定する。一方、情報処理装置１は、目標位置等の指定を受付けて予測旋回航路を算出している場合は、予測旋回航路上に所定時間内に到達できるＯＺＴが存在するか否か判定する（図７参照）。

【0052】

警報の発報は、例えば図７に示すように、警報部８を兼ねる表示部２において、他船のシンボルに警報の対象であることを表す枠を付加する等の強調表示を行うことによって実現される。発報指令は、強調表示を行うための表示指令である。これに限らず、予測旋回航路の色等を変更したり、点滅させてもよい。

【0053】

以上に説明した実施形態によれば、目標位置を指定すると、そこに到達するための予測旋回航路、ＲＯＴ、及び到達時間などが表示されるので、避航操船時の判断を支援することが可能となる。

【0054】

以下、変形例について説明する。

【0055】

図８は、変形例に係る表示例を示す図である。本例では、自船を基準として船首方向に向かうに従って左右舷方向に広がる航過可能領域が表示される。具体的には、ＲＯＴの上限を表す左右一組の円弧が表示され、その間の領域が航過可能領域とされる。航過可能領域は、色等を付すことで他の領域と識別表示されてもよい。

【0056】

ＲＯＴの上限を表す円弧は、ＲＯＴが上限の場合の予測旋回航路に相当する。具体的には、旋回条件算出部１２がＲＯＴの上限を指定し、旋回航路算出部１３がＲＯＴの上限に従って自船が旋回すると仮定したときの予測旋回航路を、ＲＯＴの上限を表す円弧として算出する。

【0057】

ＲＯＴの上限は、自船の旋回性能の上限に対応する。すなわち、ＲＯＴの上限は、実際に自船が旋回し得るＲＯＴの上限であってもよいし、それに達しないように予め設定された人為的なＲＯＴの上限であってもよい。

【0058】

図９は、他の変形例に係る表示例を示す図である。本例では、段階的に変化する複数のＲＯＴにそれぞれ対応する複数の予測旋回航路が表示される。各ＲＯＴに対応する左右一組の予測旋回航路は、自船を基準として船首方向に向かうに従って左右舷方向に広がっており、ＲＯＴが大きくなるほど幅が広がっている。

【0059】

具体的には、旋回条件算出部１２が段階的に変化する複数のＲＯＴを指定し、旋回航路算出部１３が、複数のＲＯＴのそれぞれについて、指定されたＲＯＴに従って自船が旋回すると仮定したときの予測旋回航路を算出する。

【0060】

複数のＲＯＴにそれぞれ対応する複数の予測旋回航路は、色又は破線等で分けて表示してもよい。また、それぞれの予測旋回航路には、到達時間又は航過距離に応じた目盛りを付加してもよい。

【0061】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が当業者にとって可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0062】

１ 情報処理装置、２ 表示部、３ レーダー、４ ＡＩＳ、５ ＧＮＳＳ受信機、６ ジャイロコンパス、７ ＥＣＤＩＳ、８ 警報部、１１ 指定受付部、１２ 旋回条件算出部、１３ 旋回航路算出部、１４ リスク値算出部、１５ 発報判定部、１６ 表示制御部、１００ 操船支援システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】