CN1541380A

CN1541380A - 船舶操作支持***

Info

Publication number: CN1541380A
Application number: CNA038003392A
Authority: CN
Inventors: 大津皓平; 树; 荻原秀树; 直; 高桥宏直; 夫; 田崎哲夫
Original assignee: JAPAN AS REPRESENTED BY DIRECTOR GENERAL OF NATIONAL INSTITUTE FOR LAND AND INFRASTRUCTURE MANAGEMENT MINISTRY OF LAND INFRASTRUCTURE AND TRANSPORT; IHI Corp
Current assignee: JAPAN AS REPRESENTED BY DIRECTOR GENERAL OF NATIONAL INSTITUTE FOR LAND AND INFRASTRUCTURE MANAGEMENT MINISTRY OF LAND INFRASTRUCTURE AND TRANSPORT; IHI Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-27
Also published as: AU2003221100A8; AU2003221100A1; WO2004019301A1; JPWO2004019301A1; KR20050114771A

Abstract

提供了一种船舶操作支持***，其中本船舶的操作人员可以了解其他船舶的动作计划。通过使用类似无线终端(1)等等的通信装置来从每一艘船舶向其他船舶发送本船舶的有关计划航路的信息，使得可以在每一艘船舶的无线终端(1)的航海图屏幕上显示其他船舶的计划航路。本船舶的操作人员可以从其他船舶的计划航路的显示中了解其他船舶的动作计划。

Description

船舶操作支持***

技术领域

本发明涉及使用信息通信技术的船舶操作支持***，以及更特别地涉及一个船舶操作支持***，其中本船舶的一个操作人员可以理解其他船舶的动作计划。

背景技术

在操作一艘在水上航行的船舶，特别是一艘航行在交通繁忙区域(例如在海港)的船舶时，必须通过严密注意与其他船舶发生碰撞的风险而操作该船舶。过去，船舶操作人员(船长或其他船员)根据视觉或雷达观察获得的信息来判定一艘危险船舶，确定如何采取避免碰撞的动作，以及向其他船舶发出警告。

但是，海港中的大量船舶具有不同的尺寸、速度和运动方向，因此很难迅速和正确地判断出哪一艘船舶可能会成为一艘危险船舶。每一艘船舶根据其自己的目的而采取动作以及该目的不可以从其他船舶查询和识别到。因此，在实际情况下，危险船舶不可能在其已经靠近其他船舶之前被确定。

申请人假设：提供有关从现在起由其他船舶采取何种动作的信息将使得此信息有用地作为操作一艘船舶的支持信息。本发明的一个目的是解决上述问题并提供一种船舶操作支持***，其中本船舶的操作人员可以了解其他船舶的动作计划。

发明内容

本发明提供一种船舶操作支持***，其中通过使用通信装置从每一艘船舶向其他船舶传输有关本船舶的计划航路的信息，使得在每一艘船舶的航海图屏幕上可以显示其他船舶的计划航路。

可以在一艘或多艘船舶的每一艘船舶上载有进行相互无线通信的终端，以及该终端可以传送有关本船舶的计划航路的信息，以及从其他船舶中接收有关计划航路的信息。

可以在一艘或多艘船舶上载有与一个服务器进行无线通信的终端，可以从该船舶向服务器搜集关于该计划航路的信息，以及向每一艘船舶分发搜集到的、所有船舶的有关计划航路的信息。

有关计划航路的信息可以由不少于一个的航向点组成。

当一艘入港船舶接近海港航路入口达规定的距离时，该船舶可以传送关于从当前位置到停泊处的计划入港航路的信息。

离港船舶可以在离岸之前传送关于从停泊处到海港航路出口的计划离港航路的信息。

已经沿着计划入港航路或计划离港航路完成航行的船舶可以通知：该航行已经结束。

各船舶可以通过使用一种自动识别***(AIS)与其他船舶交换AIS信息，例如当前位置、船头方位、航迹向、地速、船舶名称、船舶长度、船舶类型、识别信息等等。

终端可以在已经显示航海图的屏幕上显示每一艘船舶的当前位置、船头方位、航迹向和地速。

终端可以在已经显示航海图的屏幕上显示每一艘船舶的计划航路。

终端可以基于有关计划航路的信息和AIS信息计算出在期望时刻所有船舶的估计位置。

终端可以在已经显示航海图的屏幕上显示在期望时刻所有船舶的估计位置。

在屏幕上显示船舶中可为每一艘个体船舶选择一个显示/不显示模式。

终端可以基于有关计划航路的信息和AIS信息来估计和计算出本船舶和其他船舶的接近状态。

接近状态的估计值可以是一个SJ值。

接近状态的估计值可以是一个缓冲值(bumper value)。

终端可以以一种引起注意的格式在屏幕上显示通过估计接近状态而确定的危险船舶。

在进一步阅读和理解下文给出的本发明的详述的基础上，对本领域的技术人员而言，本发明的其他目的、特征和作用将变得更加显而易见。

附图说明

图1a是一个通信网络配置，图1b是一个不同模式的通信网络配置；图1c是一个终端的内部结构；

图2是图1a、图1b和图1c所显示的船舶操作支持***的处理过程的流程图；

图3说明的是依照本发明从一个终端向一个控制服务器传输的一个通信帧的格式；

图4说明的是依据本发明的一个AIS信息通信帧的格式；

图5说明的是依照本发明从一个控制服务器到一个终端传输的一个通信帧的格式；

图6说明的是依照本发明显示的电子航海图屏幕中的当前位置屏幕；

图7说明的是依照本发明显示的电子航海图屏幕中的估计位置屏幕。

图8说明的是依照本发明显示的电子航海图屏幕中的估计位置屏幕；

图9是一个放大的、用于解释依照本发明计算估计位置的过程的电子航海图屏幕；

图10是说明依照本发明检测一艘危险船舶的过程的流程图；

图11是一个放大的说明依照本发明估计接近状态的实例的电子航海图屏幕；

图12是一个放大的说明依照本发明估计接近状态的实例的电子航海图屏幕；

图13是一个放大的说明依照本发明估计接近状态的实例的电子航海图屏幕；

图14是一个放大的说明依照本发明估计接近状态的实例的电子航海图屏幕；

图15是一个放大的说明依照本发明估计接近状态的实例的电子航海图屏幕；以及

图16是一个放大的说明依照本发明估计接近状态的实例的电子航海图屏幕。

具体实施方式

本发明的优选实施方案将在下面参照附图进行更详细地描述。

如图1a所示，在一个实施方案中，依照本发明的船舶操作支持***(港***通管理***；简称为PTMS)包括：一个基于陆地安装(如一个港口控制中心等等)或基于海上安装的控制服务器1，以及由使用该***的船舶所装载的终端2。无线通信可以直接进行或通过控制服务器1和终端2之间的地面站(图中没有显示)进行。因此，控制服务器1的安装地点可以是一个远端地区。为了便于解释，假定使用蜂窝式电话线路进行通信。依照本发明的船舶操作支持***也可以以另一种模式实现，在这种模式下，没有安装控制服务器1，且终端2直接互相通信，如图1b所示。如下文所解释的，各船舶的AIS设备8可以在各自的被确保的信道(时隙或频带)中互相通信。因此，本发明也可以以这样一种实施方案来实现，其中涉及终端之间通信的问题可以包含在通信消息中。控制服务器1的安装模式将在下文中进行阐述。

控制服务器1被提供给：在一数据库中累积从各船舶搜集到的有关计划船舶航路的信息的功能(图中未显示)，创建通信消息以向各船舶分发搜集到的所有船舶的、有关计划航路的信息的功能，以及依据来自各船舶的最终通告而删除该有关计划船舶航路的信息的功能。显然也提供了涉及安全或通信的功能，例如确认从各船舶中接收到的通信消息中包含的船舶标识码(IMO标识码、MMSI标识码等等)的功能。

终端2可以实现为一台典型的个人计算机。这里，由一个如船舶操作员的操作人员安装的图形板输入类型的计算机将被认为是一个便携式终端2。该便携式终端2包括：一个由操作人员所操作的类似记录笔的终端操作单元3(鼠标、跟踪球、键盘等也可以被使用)，一个以在线模式(也包括无线LAN)从一个保留下文阐述的AIS信息的AIS设备中获取AIS信息的在线输入单元4，一个能够显示字符或图形以便显示电子航海图等的液晶显示器5，一个用于提供类似电子航海图信息的存储器数据的数据库单元6，一个内部或外部的蜂窝式电话7等等。该终端具有：依据输入操作来编辑有关计划船舶航路的信息的功能，通过向有关计划船舶航路的信息增加船舶标识码来创建一条通信消息的功能，在该电子航海图屏幕上显示从控制服务器分发的所有船舶的计划航路信息的功能，用于在任何时间计算所有船舶的估计位置的位置估计功能，估计该船舶和其他船舶的接近状态的接近状态估计功能等等。上述功能和其他一些在上面还没有提及的功能将在对操作的解释中进行更详细的阐述。各个功能通过便携式终端2执行一段程序来实现。

一个AIS设备8包括：一个连接到该船舶的各种测试设备9的传感器输入单元，例如一个定位设备(如GPS)、一个陀螺仪等等，一个其中存储有该船舶固有信息的固有信息存储单元，一个并入到由国际协定规定的自动识别***(AIS，也被称为U-AIS)中的AIS通信单元等等。这个设备可以不断地用定位设备判明本船舶的当前位置，用陀螺仪判明船头方位，从随时间发生的定位结果的变化来计算出航迹向和地速(等同于对地速度)，并使得有可能通过从固有信息单元检索该船舶名称、长度、类型、标识码等等以及将此AIS信息写进一个通信消息中而在装配AIS设备的船舶之间交换AIS信息，以及向该便携式终端提供所得到的、有关其他船舶的AIS信息。该AIS通过使用一个诸如时分***等的多路复用通信***来为所有船舶确保时隙或频带，从而进行通信。AIS通信被周期性地进行，例如，12秒内至少一次。对于有关本船舶的数据，可以每秒进行一次通信。

一个并没有直接链接到本船舶操作支持***上的、使用VHF范围内电磁波的VHF电话10被安装在船舶上，由此使得在该船舶的操作人员和其他船舶的操作人员之间能够进行话音通信。

在图1a，图1b和图1c中显示的船舶操作支持***的操作将在下文中参照图2进行示意性解释。

首先，在步骤S21中，一个操作人员在便携式终端2的电子航海图屏幕上绘制出本船舶的计划航路以及通过便携式电话电路将这个计划的船舶航路发送到控制服务器1上。

在步骤S22中，该控制服务器1进行对从其他船舶(更具体地，来自该船舶的便携式终端；术语“便携式终端”在下文中有时将省略)传输过来的计划船舶航路的组合控制，以及当从某一船舶中接收到一个新的计划航路时，所有船舶的计划航路被通过该便携式电话线路传输到该船舶上。

在步骤S23中，该船舶的便携式终端2在该电子航海图屏幕上显示接收到的所有船舶的计划航路、作为AIS信息得到的所有船舶的位置或速度矢量(对地)，等等。通过周期性的传输和接收而自动更新该AIS信息以呈现该最新的信息。

在步骤S24中，位于船舶上的操作人员判定是否作出涉及一艘危险船舶的判定。如果没有作出涉及一艘危险船舶的判定，就终止该过程。然后程序返回到步骤S21并重复整个过程。如果作出涉及一艘危险船舶的判定，该程序就进行到步骤S25。

在步骤S25中，该便携式终端2基于当前位置、地速以及本船舶和其他船舶的计划航路而计算出本船舶和所有其他船舶的未来估计位置，以及作出涉及处于与本船舶危险相遇的状态中的其他船舶(该船舶将被称为危险船舶)的判定。危险船舶的定义已经由法律规定，但依照本发明作出的涉及危险船舶的决定实际上满足了由法律规定的对危险船舶的定义。

在步骤S26中，船舶上的操作人员通过VHF电话10与其他正处于危险相遇状态中的船舶进行通信以及讨论计划航路或速度的改变。然后程序返回到步骤S21并重复整个过程。

详细的操作过程将在下文中进行阐述。

本发明适用于所有在水上航行(也包括停泊和拖行)的船舶，例如，在港口、靠近港口的海区、海峡、运河等等，但这里，带有利用海港的目的、进入或离开该海港的船舶被作为一个例子来解释。

一旦船舶接近海港航路入口达规定距离，例如，达5海里的距离，则在该进入港口的船舶上，通过使用终端操作单元3，而在便携式终端2的液晶显示器5显示的电子航海图屏幕上输入关于从当前位置到停泊处的计划入港航路信息(由不少于一个的航向点组成)。

另一方面，在离开港口的船舶上，在离岸之前，通过使用终端操作单元3，在便携式终端2的液晶显示器5显示的电子航海图屏幕上输入有关从停泊处算起到海港航路出口外规定距离，例如5海里的距离处的计划离港航路信息。

这里，海港航路是指允许航行的区域，为每一个港口确定该区域；为进入和离开港口规定了具有相应有限宽度和长度的区域。当从港口的角度来看时，用于进入港口的区域以外的地带被称为港口航路的入口，以及当从港口的角度来看时，用于离开该港口的区域以外的地带被称为出口。相对比，船舶的航路是指船舶经过的路径(轨迹)。当船舶航路由一系列多个航段表示时，航向点是各航段的端点。如果一个操作人员通过移动终端操作单元3，在电子航海图屏幕上成功指出多个航向点的话，则便携式终端2的编辑功能将能够记住航向点的坐标并通过在电子航海图屏幕上显示各航段而以折线的形式绘制该航路。

便携式终端2通过一条蜂窝电话线路向控制服务器1传输已经输入的计划航路信息，以及船舶标识码。通信帧格式的例子如图3所示。如图中所示，从便携式终端2到控制服务器1的通信帧包括一个船舶识别码31，和航向点行33，其中航向点32顺序排列。航向点32由纬度34和经度35组成。

另一方面，该AIS设备8用定位设备认识本船舶的当前位置，用陀螺仪认识船头方位，从定位结果随时间的变化而计算出航迹向和地速，从固有的信息单元检索船舶名称、长度、类型、识别码等等，以及将这个AIS信息写进一个通信消息中。该AIS设备8周期性地传输这个AIS信息(本船舶的当前位置、船头方位、航迹向、地速、船舶名称、长度、类型、识别码等等)，并通过接收有关其他船舶的AIS信息而获取有关所有船舶的最新的AIS信息。AIS信息的通信帧格式的例子如图4所示。如图所示，AIS信息的通信帧包括当前位置41、船头方位42、航迹向43、地速44、船舶名称45、船舶长度46、船舶类型47和船舶识别码48。用定位设备得到的当前位置严格地讲是位于船舶上的定位设备的位置。因此，优选地，船舶宽度以及定位设备位置关于船舶长度和宽度的相对位置被包含在该AIS信息中。在这种情形下，其他方可以正确地认识该船舶前端或后端的位置。

控制服务器1将从船舶的便携式终端2传送过来的有关计划航路的信息累积在一个数据库中，以及通过蜂窝电话线路向该船舶上的所有终端分发涉及所有船舶的计划航路的信息(带有***的船舶识别码的航向点的行)。该通信帧格式的例子如图5所示。如图所示，从控制服务器1到便携式终端2的通信帧包括排成一行的每一船舶的信息，其中一艘船舶的信息由船舶识别码31和航向点行33组成。

关于“新”船舶的计划航路的信息逐渐累积在控制服务器1中，以及关于已经完成航行的“旧”船舶的信息变得多余。因此，在沿着计划的入港航路或计划的离港航路的航行结束过程中，船舶操作人员从便携式终端2通知控制服务器1：航行已经完成。控制服务器1从数据库中删除有关那些已经被报告完成航行的船舶的计划航路的信息。其结果是，防止了由控制服务器1传输的通信帧的不必要的扩张。

上述操作使得在该便携式终端2中存储了已从控制服务器1发送的所有船舶的计划航路的信息以及从所有船舶发送的AIS信息。因为该计划航路信息和AIS信息包含了一个国际通用船舶识别码(IMO识别码，MMSI识别码等等)，涉及同一船舶的两个独立***的信息可以通过查阅这两种类型的信息来综合。换句话说，该便携式终端2可以通过使用每一艘船舶的计划航路信息和AIS信息，而认识当前位置、船头方位、航迹向、地速、计划航路等等。该便携式终端2以下面的方式在液晶显示器5上显示有关每一艘船舶的信息。

该便携式终端2从数据库单元6中读取该电子航海图信息，并将任何尺寸的区域电子航海图以任何比例尺显示在该液晶显示器5上。该显示屏幕被称为电子航海图屏幕。图6说明了一个电子航海图屏幕的一个例子。在该图中，只绘制了陆地与海面的分界线61，但是不言而喻，在一个实际的显示屏幕上，没有显示的陆地、海洋、海底轮廓等等是以便于视觉识别的合适着色出现的。同样不言而喻的是，灯塔、陆标、港口航路等等是用合适的符号(图中未显示)来显示的。可以在水平轴和垂直轴上显示经度和纬度。为了在图中规定方位，水平轴和垂直轴被划分为几段，赋以坐标A，B，C，D，a，b，c。

便携式终端2在该电子航海图屏幕上显示有关各类船舶的信息。例如，用椭圆或矩形符号表示船舶62，66，67，69以及通过将这些符号安排在对应船舶当前位置的屏幕位置上来显示该船舶的当前位置。船舶62是本船舶，而船舶66，67，69是其他船舶。用符号的朝向表示各自的船头方位。用箭头将航迹向和地速表示为地速矢量63。在图6所示的例子中，对于所有船舶，统一给出符号和箭头的尺寸。本船舶62的计划航路64(也包括该船舶已经经过的部分)由连接航向点65，65的折线来表示。其他船舶69的计划航路68由连接航向点65，65的折线来表示，这些航向点可通过通信而被知道。因为不能为载有AIS单元8、而没有便携式终端2的船舶67获得计划航路的信息，因此进行的是不包括计划航路的显示。可以进行没有任何计划航路的显示。因此，例如，当注意力只集中在船舶62，66上时，可以删除所有其他船舶的计划航路，使得只看到船舶62，66的计划航路64，68。在图6所示的电子航海图屏幕上，各船舶被显示在当前位置中。因此，这个屏幕被称为当前位置屏幕。

有关船舶的AIS信息也可以是显示在电子航海图屏幕上的字符。在这个例子中，在显示电子航海图屏幕的液晶显示器5的独立屏幕区(图中右边的白色部分)上实施AIS信息的字符显示。而且，除了显示该AIS信息外，在该屏幕区中通过字符显示来显示该正被显示的航海图屏幕类型、当前时间、估计时间等等。该AIS信息也可以通过例如在电子航海图屏幕上船舶62，66，67，69的符号附近添加每一艘船舶的识别码来显示。

然后便携式终端2基于计划航路信息和AIS信息而计算出所有船舶(本船舶和其他船舶)从现在起(例如，从现在起直到本船舶完成进入港口或离开港口为止)每一个时刻的估计位置，并在电子航海图屏幕上显示期望时刻的估计位置。图7说明的是在图6显示的当前状态之后大约10分钟内的估计状态，以及图8说明的是在大约4分多钟内的估计状态。在那些估计的位置屏幕上，可以通过为当前位置使用深色以及为估计位置使用浅色(图中，估计位置是用空的符号绘制的)来呈现船舶的符号，使得它们能在视觉上被区分开来。而且，在估计位置屏幕上，符号的大小可能与船舶的长度成比例。如图6和图8所示，船舶69是一艘大船。而且，图8清楚地说明了船舶69关于本船舶62的相对位置将要求从现在起大约14分钟内的关注。显然从这里开始，船舶66，67的相对位置将不会引发问题。而且，估计位置屏幕是单独地对于未来的两个时刻呈现的，但是该估计位置屏幕被实际地显示，使得从当前位置屏幕开始，该估计状态不断地提前于真实时间而进行改变。因此，操作人员可以在电子航海图屏幕上看见在每一个时刻船舶是如何运动的。

下面的过程可以用于计算该估计位置。如图9所示，船舶91的当前位置并不局限于精确地位于该计划航路92上。因此，一条垂直线95从船舶的当前位置(严格地讲，是定位设备的位置)93落到最近的计划航路段94上以及该垂直线95和计划航路段94的交点被认为是用于估计位置计算的初始点96。到达点是在假定从现时刻到估计时刻的时间间隔内，船舶从初始点96沿着当前的航迹向(地速的矢量97)航行而同时保持当前的地速的条件下确定的。不过，当航向点98在该航路上时，也就是说，当从每一时刻船舶所在位置落到计划航路段94上的垂直线95达到航向点98时，该计算是在假定船舶91改变其路线为平行于下一计划航路段99并且地速没有改变的条件下实施的。

而且，船舶可以在任何时刻改变曾经报告给控制服务器的计划航路。例如，当当前位置93离开老的计划航路时(操作人员的判断)，一个从当前位置93开始的新的计划航路被输入并报告。当该控制服务器1接收到具有附加的船舶识别码的有关计划航路的信息(其与已经累积的有关计划航路的信息等同)时，更新该累积的信息并将其分发到所有船舶上。其结果是，其他船舶的计划航路可在其他船舶中更新以及可以基于该最新的计划航路而实施位置估计。

终端2从各种时刻本船舶的估计位置和任何其他船舶的估计位置来估计出接近其他船舶的状态。在当前模式下，一个SJ值(主观判断值；主观碰撞风险程度)和一个基于缓冲区模型的缓冲值被用于接近状态的估计参数。

一个SJ值用数字表示由船舶操作人员感到的关于其他船舶的主观碰撞风险。这里，该SJ值按照下列步骤进行计算。

1)交会场合

1.本船舶是让路船舶

SJ＝6.00Ω+0.09R’-2.32 (1)

2.本船舶是直航的船舶

SJ＝7.01Ω+0.08R’-1.53 (2)

2)对遇场合

SJ＝6.00Ω+0.09R’-2.32 (3)

3)追越场合

SJ＝54.43Ω+0.24R’-2.77dR’/dt-0.784 (4)

这里，SJ：SJ值

Ω＝|dθ/dt|L₀/V₀：无量纲的相对方位变化率；

R’＝R/{(L₀+L_T)/2}：无量纲的到其他船舶的距离；

dR’/dt＝V_R/V₀：无量纲的相对速度；

dθ/dt：相对方位变化率，弧度/每分钟；

L₀：本船舶的长度，米；

V₀：本船舶的速度，米/每分钟；

L_T：其他船舶的长度，米；

V_R：两艘船舶之间的相对速度，米/每分钟；

R：两艘船舶之间的距离，米。

换句话说，该SJ值可以通过输入两艘船舶之间的相对方位变化率，两艘船舶之间的距离和两艘船舶之间的距离变化率(相对速度)来按前面出现的用于计算SJ值的公式(1)-(4)而进行计算。可以从两艘船舶的计划航路或者航迹向来计算该相对方位中的变化；可以从两艘船舶的当前位置和估计的位置计算出两艘船舶之间的距离；以及可以从两艘船舶的多个估计的时刻和估计的位置计算出距离变化率。因此给便携式终端2提供执行这些计算的功能便使得该便携式终端2有可能计算SJ值。

为便携式终端2提供了一种功能，它通过计算两艘船舶的计划航路之间形成的内角(称交角)并将该交角与预设的判别值进行比较，来判别交会场合、对遇场合、超越场合。例如，如果判别值可以设定为10°，170°，则若交角小于10°、不小于10°而小于170°、以及不小于170°，便分别假定为超越场合、交会场合和对遇场合。而且，还为便携式终端2提供了一个功能，它基于航迹向(或在计划航路之前)决定：如果连接其他船舶位置与本船舶位置之间的线段的顺时针旋转角(称为预期角(anticipation angle))为正，则本船舶是让路船舶，以及如果该角为负，则认为本船舶是直航船舶。因此，依据从该船舶看其他在其右侧或左侧的船舶各自是让路船舶还是直航船舶而得到对应于航行规定的判别结果。

前面给出的SJ计算公式中的各种常数是通过使用熟知的船舶操作仿真器用实验的方法得到的，以及本发明并不局限于那些数值。

包括该船舶操作仿真器的实验表明，在大多数情况下，该SJ值在+3(非常安全)到-3(非常危险)的范围内。这里为SJ值设置了适当的阈值。具体的阈值将在下文中加以阐述。

而且，缓冲区模型假定每一艘船舶具有一个被称为缓冲区的、本船舶周围的区域，不希望其他船舶进入该区域，以及如果两艘船舶的缓冲区重叠，就认为有碰撞的风险。一个缓冲区可能在前侧具有长轴在前进方向的半椭圆形状，以及在后侧具有半圆形状，或者具有长边在前进方向的矩形形状。例如，可以定义一个缓冲区模型为：对于一艘长度为L的船舶，在前进方向有6.4L的距离，在朝左和朝右方向有1.6L的距离，以及在向后方向有1.6L的距离。当采用这样一个缓冲区模型时，为便携式终端2提供了在电子航海图屏幕上为本船舶和任何其他船舶设定各自的缓冲区并用矩形图表示这些缓冲区的功能。表示所有船舶的缓冲区的矩形被显示出来，使得能够与上述随时间不断变化的估计位置屏幕上的船舶一起移动。因此，两艘船舶的缓冲区发生重叠的时刻可以在视觉上被辨别出来。也可能使用一个逻辑，通过该逻辑，在不显示缓冲区矩形的情况下，当由便携式终端2在内部假定的两艘船舶的缓冲区发生重叠时，使缓冲值被认为是“危险的”，以及当缓冲区不重叠时，使其被认为是“安全的”。

为了通过使用上述估计参数而认定危险船舶，由该便携式终端2执行的过程(接近状态估计过程)将参照图10进行解释。

首先，在步骤S101中，为某一未来时间进行上述估计位置的计算并显示该估计位置屏幕。

在步骤S102中，区分出涉及SJ值计算公式的上述情形，以及通过使用合适的SJ值计算公式计算出该SJ值。该SJ值被计算作为在假定该便携式终端2的本船舶是用于SJ值计算公式的本船舶(称为用于本船舶的SJ值)的条件下已被计算的一个值，以及作为在假定该便携式终端2的本船舶是用于SJ值计算公式的其他船舶(称为用于其他船舶的SJ值；在其他船舶上将感到的碰撞风险)的条件下已被计算的一个值。

在步骤S103中，将该SJ值与阈值相比较并将其划分为三类：安全、较小危险、危险。例如，当本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值都不小于0时，假定是“安全”等级。当本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值都在0与-1之间以及当任何一个SJ值在0与-1之间而另一个SJ值不小于0时，假定是“较小危险”等级。当本船舶和其他船舶的SJ值都不大于-1以及任何一个SJ值不大于-1时，假定是“危险”等级。

这样的一个分类是通过显示在估计位置屏幕上来反映出来的。更特别地，在“安全”等级这种情形下，本船舶和其他船舶的符号被显示为兰色，在“较小危险”等级这种情形下，这两个符号被显示为黄色，在“危险”等级这种情形下，这两个符号被显示为红色。使用这样的颜色表示便于操作人员在视觉上加以辨别。不言而喻，也可能使用那些采用了闪烁、放大和减少该符号、增加指示标记等等的显示模式。

在步骤S104中，通过使用上述缓冲区模型作出了一个决策。如果本船舶的缓冲区与其他船舶的缓冲区发生重叠，则该缓冲值是“危险”以及本船舶和其他船舶的符号被显示为红色。当该缓冲值是“安全”时，随上述SJ值产生的显示颜色可能维持不变。

在步骤S105中，未来时间是提前一个时刻。一个时刻是例如在实际时间刻度上的10秒。

在步骤S106中，针对本船舶的估计位置是否到达计划航路的末端作出判定。如果已经到达了计划航路的末端，就完成了估计。如果还没有到达该计划航路的末端，该过程返回到步骤S101。因此，估计位置屏幕不断地在实际时间之前提前进入未来。对于操作人员而言，船舶显现为在该电子航海图屏幕上移动，以及已经显示为兰色的船舶可以在某一时刻依据本船舶和其他船舶的接近状态而显示为黄色或红色。

在参照图10解释的情形中，不间断地进行位置估计和接近状态估计，直到本船舶的估计位置已经到达该计划航路的末端。不过，通过操作终端操作单元3，该操作人员可以采用一个临时的终止模式来停止提前估计、一个强制结束模式来中断该估计、一个返回模式来倒退该提前估计、一个加速模式用于相对通常的速率加速该提前估计等。

在下文中将基于几个实际的例子对接近状态的估计进行解释。便携式终端2可以在电子航海图屏幕上以一个放大的比例显示合适的区域以及操作人员可以通过进行与终端操作单元3的操作，而以一个放大的比例在估计位置屏幕上供给未来任一时刻、任何区域的显示，例如，本船舶附近的区域。因此，通过使用这个放大的显示屏幕来给出解释。

首先，将解释图11所示的情形。如图所示，本船舶111和其他船舶112每一分钟的估计位置将显示在该电子航海图屏幕上。同一时刻的两艘船舶用相应的线段相连，但这些连接实际上并没有被显示以及在这里示出只是为了解释的目的。该线段说明了船舶之间的距离；输入了1325米和2289米的表示值。该船舶具有100米的长度和10节的速度。用箭头113表示本船舶111的前进方向以及用箭头114表示其他船舶112的前进方向。因此，两艘船舶的计划航路在点115处相交；两艘船舶的计划航路之间的交角是103°。图中所示的例子表示对应于本船舶111是让路船舶的交会情况。该便携式终端2可以通过上述判别功能区分出这种场合来。

这里，将注意力集中到其他船舶112相对本船舶111前进方向的预期角上来，如果在每一时刻该预期角是常数，那么两艘船舶将同时到达点115处。因此，这两艘船舶将发生碰撞。如果每一时刻的预期角大幅度地降低或增加，则一艘船舶将比另一艘船舶更早经过点115处，就没有碰撞的风险了。因此降低或增加预期角的速率与危险程度相关。而且，如果两艘船舶相对于其各自长度变得非常靠近，则发生碰撞的风险就会很高，但如果它们分得足够开，则情况就是安全的。表示预期角的变化程度的相对方位变化率Ω以及表示船舶分开程度的特定距离R’都被结合到SJ值的计算公式(1)中。

由本船舶111上的便携式终端2计算出的每一时刻的本船舶和其他船舶的SJ值被输入到图中。所有这些值初始地为不小于0，但逐渐地变成在0与-1之间，以及在第六个位置中，本船舶的SJ值变为不大于-1。因此，等级从“安全”变化到“较小危险”和“危险”。当本船舶111经过点115处(第九个位置)时，相对方位变化率Ω增加以及本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值都变为3。因此，等级是“安全”。

图12说明了这样一个例子，其中具有90米长度及10节速度的船舶121和具有110米长度及10节速度的船舶122以176°交角互相接近。如图所示，在该电子航海图屏幕上显示了每一分钟两艘船舶的估计位置，类似于图11。同一时刻的这两艘船舶只在两个代表性地方用线段相连。对应这些线段的两艘船舶之间的距离是1017米和2228米。用箭头123表示本船舶121的前进方向以及用箭头124表示其他船舶122的前进方向。这个例子对应的是对遇场合。该便携式终端2可以通过上述判别功能区分出这种场合来。由便携式终端2计算出的每一时刻的各自SJ值被输入到图中。所有这些值初始地为不小于0，但逐渐地变成在0与-1之间，以及在第六个位置变为不大于-1。因此，等级从“安全”变化到“较小危险”和“危险”。当船舶互相经过时(第八个位置)，相对方位变化率Ω增加以及本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值都变为3。因此，等级是“安全”。

图13说明了这样一个例子，其中具有70米长度及10节速度的船舶131和具有100米长度及5节速度的船舶132以1°交角互相接近。如图所示，在该电子航海图屏幕上显示了每一分钟两艘船舶的估计位置，类似于图11。同一时刻的这两艘船舶只在两个代表性地方用线段相连。对应这些线段的这两艘船舶之间的距离是626米和702米。用箭头133表示本船舶131的前进方向以及用箭头134表示其他船舶132的前进方向。这个例子对应的是超越。该便携式终端2可以通过上述判别功能来区分出这种场合。由便携式终端2计算出的每一时刻的各自SJ值被输入到图中(对其他船舶132，它们都是3.00)。从最开始到最后，两个值都不小于0，以及一直保持“安全”等级。

图14说明的是用缓冲区模型进行分析的过程中的显示内容。每三分钟本船舶141和其他船舶142的估计位置被显示在电子航海图屏幕上。同一时刻的两艘船舶之间用相应的线段相连，是以与上述相同的方式。船舶长度是100米，速度为10节。用箭头143表示本船舶141的前进方向以及用箭头144表示其他船舶142的前进方向。因此，这两艘船舶的计划航路将交会。这两艘船舶的计划航路的交角是103°。作为一个例子，在这个缓冲区模型中，显示了缓冲区145，146，这些缓冲区在船舶的前进方向有6.4L的距离，在其左、右以及向后方向具有1.6L的距离，这里L是船舶的长度。而且，由便携式终端2计算出的每一时刻本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值被输入到图中。

在本船舶的SJ值变为-1.44的估计位置处，两艘船舶的缓冲区145，146发生重叠。因此，缓冲值为“危险”。在其他估计位置，两艘船舶的缓冲区145，146没有发生重叠。因此，缓冲值是“安全”。

图15说明了这样一个例子，其中具有90米长度及10节速度的船舶151和具有110米长度及10节速度的船舶152以176°交角互相接近。如图所示，在该电子航海图屏幕上显示了每三分钟该两艘船舶的估计位置，类似于图14。同一时刻的这两艘船舶只在第三代表性位置用线段相连。用箭头153表示本船舶151的前进方向以及用箭头154表示其他船舶152的前进方向。作为一个例子，在这个缓冲区模型中，显示了缓冲区155，156，这些缓冲区在船舶前进方向具有6.4L的距离，在其左、右和向后方向具有1.6L的距离，这里L是船舶的长度。而且，由便携式终端2计算出的每一时刻本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值被输入到图中。

在从开始数起的第三个估计位置中，本船舶的SJ值变为-0.66以及其他船舶的SJ值变为-0.38。因此，基于SJ值的判定对应于“较小危险”的等级。不过，由于两艘船舶的缓冲区155，156发生重叠，所以缓冲值为“危险”。在其他估计位置，两艘船舶的缓冲区155，156没有发生重叠。因此，缓冲值是“安全”。

图16说明了这样一个例子，其中具有70米长度及10节速度的船舶161和具有100米长度及5节速度的船舶162以1°交角互相接近。如图所示，在该电子航海图屏幕上显示了每三分钟该两艘船舶的估计位置，类似于图14。同一时刻的这两艘船舶用相应的线段相连。用箭头163表示本船舶161的前进方向以及用箭头164表示其他船舶162的前进方向。作为一个例子，在这个缓冲区模型中，显示了缓冲区165，166，那些缓冲区在船舶的前进方向具有6.4L的距离，在其左、右和向后方向具有1.6L的距离，这里L是该船舶的长度。由于其他船舶162的速度较慢，因此在显示中，涉及多个时刻的缓冲区166在屏幕上出现重叠且难以区分。不过，它们依然能够被区分开来，因为每一时刻缓冲区166的大小是一样的。而且，由便携式终端2计算出的每个时刻本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值被输入到图中。

由于从最开始到最后，本船舶的SJ值和其他船舶的SJ值都不小于0，所以基于SJ值的判定对应于一个“安全”等级。不过，由于两艘船舶的缓冲区165，166在第二个估计位置发生重叠，因此缓冲值为“危险”。其后该缓冲值一直是“危险”，直到第四个估计位置。在最开始和最后，该两艘船舶的缓冲区165，166都不发生重叠。因此，该缓冲值为“安全”。

如上所述，接近状态的估计采用了基于SJ值的判定和基于缓冲区模型的判定。因此，在一些情况下，缓冲区模型甚至在对遇和超越情况中产生“危险”的判定，而这些场合中很难基于SJ值作出“危险”的判定。

将在下文中基于上述便携式终端2的上述功能来描述本船舶操作支持***的使用。如图6所示，本船舶62目前在区段D-b的东北端并通知了其将在向西-南-西移动后进入海港航路入口(区段B-b)的计划航路。其他船舶69目前在海港的航路(区段A-a)上并通知了其将在离开海港航路出口(区段B-b)后向南-南-东移动的计划航路。

如图7所示，可以在大约10分钟内估计出：本船舶62将前进到区段C-b，其他船舶69将前进到区段A-b，以及其他船舶66将前进到区段B-b。可以在视觉上从图7所示的估计位置屏幕明白，在这样的估计位置关系中，本船舶62对于其他船舶69是安全的以及对于其他船舶66也是安全的。不过，便携式终端2将通过执行上述用于估计接近状态的过程来计算SJ值，进行安全/危险分类和基于缓冲区模型进行评估，由此而定量地确认安全并用兰色显示本船舶和相应的其他船舶的符号。因此，可以作出正确的判定并且在视觉上可以容易地辨别出结果。不言而喻，如果图7所示的位置关系中本船舶62和其他船舶69之间的SJ值进入“较小危险”的等级，就将用黄色来显示该本船舶62和其他船舶69的符号。

如图8所示，可以在大约14分钟内估计出：本船舶62将前进到区段B-b，以及其他船舶69将前进到区段B-b。如果本船舶62和其他船舶69之间的SJ值进入“危险”的等级，就将用红色来显示本船舶62和其他船舶69的符号。当缓冲值变为“危险”时，显然也可以进行红色显示。如图8所示，当本船舶62用红色显示时，船舶的操作人员将通过VHF电话与该危险船舶(其他船舶69)进行通信来咨询未来的航路。

因此，航行在区段D-b的本船舶62的操作人员现在可以估计与航行在区段A-a的其他船舶69的未来相遇。而且，当船舶操作人员通过VHF电话与其他船舶69进行通信时，由于也可以通过使用便携式终端2、以相同的方式在其它船舶69上估计该风险，因此各方可以容易地进行协商并可以以充裕的时间作出充分的动作。

本申请要求申请号为2002-245364(2002年8月26日提交)的日本专利申请的优先权利益，该日本专利申请的整个内容被在此引入作为参考。

Claims

1.一种船舶操作支持***，其特征在于，通过使用通信装置从每一艘船舶向其他船舶传递有关本船舶的计划航路的信息，而能够在每一艘船舶的航海图屏幕上显示其他船舶的计划航路。

2.依据权利要求1的船舶操作支持***，其特征在于在一艘或多艘船舶的每一艘船舶中载有用于进行相互无线通信的终端，以及该终端传输有关本船舶的计划航路的信息并从其他船舶中接收有关计划航路的信息。

3.依据权利要求1的船舶操作支持***，其特征在于，在一艘或多艘船舶中载有用于与一个服务器进行无线通信的终端，有关计划航路的信息被从该船舶搜集到该服务器上，以及搜集到的、所有船舶的有关计划航路的信息被分发到每一艘船舶上。

4.依据权利要求1或2的船舶操作支持***，其特征在于，该有关计划航路的信息由不少于一个航向点组成。

5.依据权利要求1到4中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于，当一艘船舶接近海港航路入口达规定距离时，该入港的船舶传递有关从当前位置到停泊处的计划入港航路的信息。

6.依据权利要求1到5中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于离港船舶在离岸之前传递有关从停泊处到海港航路出口的计划离港航路的信息。

7.依据权利要求1到6中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于已经沿着计划入港航路或计划离港航路完成航行的船舶通知航行已结束。

8.依据权利要求1到7中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该船舶通过使用一自动识别***(AIS)来与其他船舶交换AIS信息，如当前位置、船头方位、航迹向、地速、船舶名称、船舶长度、船舶类型、识别信息等等。

9.依据权利要求2到8中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该终端在已显示航海图的屏幕上为每一艘船舶显示当前位置、船头方位、航迹向和地速。

10.依据权利要求2到9中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该终端在已显示航海图的屏幕上显示每一艘船舶的计划航路。

11.依据权利要求8到10中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该终端基于有关该计划航路的信息和该AIS信息来计算在期望时刻所有船舶的估计位置。

12.依据权利要求8到11中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该终端在已显示航海图的屏幕上显示在期望时刻所有船舶的估计位置。

13.依据权利要求8到12中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于能够在该屏幕上显示船舶中为每一艘船舶选择一个显示/不显示模式。

14.依据权利要求8到13中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该终端基于有关该计划航路的信息和该AIS信息来估计和计算本船舶和其他船舶的接近状态。

15.依据权利要求14的船舶操作支持***，其特征在于接近状态的估计值是一个SJ值。

16.依据权利要求14的船舶操作支持***，其特征在于接近状态的估计值是一个缓冲值。

17.依据权利要求14到16中任何一个的船舶操作支持***，其特征在于该终端以一个引起注意的格式在该屏幕上显示通过估计该接近状态而确定的危险船舶。