JP2020027344A - Collision avoidance support device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、避航支援装置に関し、例えば、他船との衝突を回避するための最適な操船方法を計算によって求める技術に関する。 The present invention relates to an escape assist device, for example, to a technique for calculating an optimal ship maneuvering method for avoiding collision with another ship by calculation.
非特許文献１，２には、現時点における操船者の選好関係を、避航操船空間の効用値によって表す方式が示される。避航操船空間は、針路の変針角と速力の変速率とを組み合わせた空間であり、効用値は、この空間の各位置毎に算出される。効用値は、針路、速力の変更に伴う操船者の主観的な選好度から、針路、速力の変更に応じた他船に対する客観的な衝突危険度を減算したものである。 Non-Patent Literatures 1 and 2 disclose a system in which the current preference of a ship operator is represented by the utility value of the escape navigation space. The avoidance maneuvering space is a space in which the course change angle of the course and the speed change rate are combined, and the utility value is calculated for each position in this space. The utility value is obtained by subtracting an objective collision risk with respect to another ship according to the change in the course and the speed from the subjective preference of the operator due to the change in the course and the speed.
特許文献１には、避航判断に必要な予測情報を操船者に提示する避航支援装置が示される。当該避航支援装置は、自船が今後選択し得る複数の航路上の各位置毎に将来の他船の予測位置との関係から衝突危険度および閉塞度を算出し、当該各位置毎の閉塞度を画面に表示する。 Patent Document 1 discloses an evacuation assistance device that presents prediction information necessary for evacuation determination to a boat operator. The evacuation assistance device calculates the collision risk and the degree of blockage for each position on a plurality of routes that the ship can select in the future from the relationship with the predicted position of the other ship in the future, and calculates the degree of blockage for each position. Is displayed on the screen.
例えば、船舶の安全な避航や船舶の省人化等を図るための装置として、特許文献１に示されるような避航支援装置が知られている。避航支援装置は、船舶の自律航行で必要とされる主要技術の一つを担うことができる。ここで、非特許文献１，２や特許文献１の技術を用いると、最適な避航操船を自動的に開始することが可能になる。しかし、当該技術では、避航操船を行ったのち本来のルートに復帰する際の復帰操船に関しては特に考慮されていない。特に、船舶の自律航行への適用を考慮した場合、復帰操船を行うための何らかの仕組みが求められる。 For example, as a device for safely navigating a ship or saving manpower on a ship, an evacuation support device as disclosed in Patent Document 1 is known. The evacuation support device can play one of the main technologies required for autonomous navigation of a ship. Here, if the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1 are used, it is possible to automatically start an optimal avoiding maneuver. However, the technique does not particularly consider return ship maneuvering when returning to the original route after performing the escape ship maneuver. In particular, when considering application to autonomous navigation of a ship, some mechanism for performing return ship maneuver is required.
本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、避航操船に加えて復帰操船を可能にする避航支援装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and one of its objects is to provide an escape assist device that enables return ship maneuvering in addition to avoiding ship maneuvering.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 The outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
一実施の形態による避航支援装置は、選好度算出部と、危険度算出部と、効用値算出部とを備える。選好度算出部は、現状からの変針角の選択肢と変速率の選択肢とを組み合わせた空間を避航操船空間として、避航操船空間の各位置毎に、当該各位置の選択に伴う操船者の主観的な好みを表す選好度を算出する。危険度算出部は、避航操船空間の各位置毎に、自船が避航操船を行った場合の他船に対する衝突危険度を算出する。効用値算出部は、避航操船空間の各位置毎に、選好度から衝突危険度を減算することで効用値を算出する。ここで、選好度算出部は、ウエイポイントへの変針角と所定の速力への変速率とを組み合わせた避航操船空間の位置に第１のピーク値を有し、原針路維持の変針角と原速力維持の変速率とを組み合わせた避航操船空間の位置に第２のピーク値を有する選好度を算出する。 The evacuation assistance device according to one embodiment includes a preference calculation unit, a risk calculation unit, and a utility value calculation unit. The preference calculation unit determines, for each position in the avoidance maneuvering space, a space obtained by combining options for changing the turning angle and options for changing the speed from the current state, and for each position in the avoiding maneuvering space, the ship operator's subjective Calculates the preference level that represents the favorite. The risk calculation unit calculates, for each position in the avoiding maneuvering space, the collision risk with respect to another ship when the own ship performs the avoiding maneuvering. The utility value calculation unit calculates a utility value by subtracting the collision risk from the preference for each position in the avoidance maneuvering space. Here, the preference degree calculation unit has a first peak value at a position in the avoidance maneuvering space obtained by combining the change angle to the way point and the speed change rate to the predetermined speed, and the change in the original course and the change in the original course. The preference having the second peak value at the position of the avoidance maneuvering space in combination with the speed change rate for maintaining the speed is calculated.
前記一実施の形態によれば、避航操船に加えて復帰操船が実現可能になる。 According to the one embodiment, return ship maneuvering can be realized in addition to avoidance maneuvering.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals in principle, and the repeated description thereof will be omitted.
《避航支援装置周りの概略》
図１は、本発明の一実施の形態による避航支援装置周りの構成例を示す概略図である。図１において、船舶情報取得部１１は、各種機構を用いて、自船の情報（針路、速力および位置）と、自船周辺の所定の範囲内に存在する単数または複数の他船の情報（針路、速力および位置）とを取得する。各種機構は、代表的には、ＡＩＳ（Automatic Identification System）３０、レーダ３１、カメラ３２、方位センサ３５、速度センサ３６およびＧＰＳ（Global Positioning System）３７等のいずれかまたはその組み合わせである。
《Outline around the escape assist device》
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example around an escape assist device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the ship information acquisition unit 11 uses various mechanisms to acquire information (own course, speed, and position) of own ship and information of one or more other ships existing within a predetermined range around the own ship ( Course, speed and position). The various mechanisms are typically one or a combination of an AIS (Automatic Identification System) 30, a radar 31, a camera 32, a direction sensor 35, a speed sensor 36, a GPS (Global Positioning System) 37, and the like.
ＡＩＳは、船舶間や船舶と陸上間で、船舶の位置、針路、速力、目的地などの船舶情報を無線通信で交換することで、他船や自船の情報を取得するシステムである。レーダ３１やカメラ３２は、自船の周辺に存在する各他船の相対的な針路、速力および位置を検出することで、他船の情報を取得する。方位センサ３５は、ジャイロコンパス等であり、自船の針路を検出する。速度センサ３６は、電磁式ログやドップラーログ等であり、自船の速力を検出する。ＧＰＳ３７は、自船の位置を検出する。 The AIS is a system for acquiring information on another ship or own ship by exchanging ship information such as the position, course, speed, and destination of the ship between the ships or between the ship and the land by wireless communication. The radar 31 and the camera 32 acquire information on other ships by detecting the relative course, speed, and position of each other ship existing around the own ship. The direction sensor 35 is a gyrocompass or the like, and detects a course of the own ship. The speed sensor 36 is an electromagnetic log, a Doppler log, or the like, and detects the speed of the own ship. The GPS 37 detects the position of the own ship.
避航支援装置１０は、効用値算出部２０と、航路設定部２２と、操船指示部２３とを備える。効用値算出部２０は、選好度算出部２４と、危険度算出部２６とを備える。避航支援装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むコンピュータシステムを用いたプログラム処理によって実現される。ただし、必ずしもこれに限定されず、例えば、避航支援装置１０の一部は、専用のハードウェアで実現されてもよい。 The evacuation assistance device 10 includes a utility value calculation unit 20, a route setting unit 22, and a marine vessel maneuvering instruction unit 23. The utility value calculator 20 includes a preference degree calculator 24 and a risk degree calculator 26. The evacuation assistance device 10 is realized by, for example, program processing using a computer system including a CPU (Central Processing Unit). However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, a part of the escape assist device 10 may be realized by dedicated hardware.
航路設定部２２は、予め操船者等によって設定された電子海図上の予定航路を記憶する。予定航路は、出発地点と目標地点とを複数のウエイポイント（ＷＰ）を介して結んだ経路であり、ウエイポイント（ＷＰ）は、代表的には変針点である。電子海図は、ハードディスク等の不揮発性記憶装置１４に記憶される。また、航路設定部２２は、予め記憶した予定航路に基づいて選好度算出部２４にウエイポイント（ＷＰ）の情報（例えば、位置または針路）を通知する。 The route setting unit 22 stores a planned route on an electronic chart set in advance by a ship operator or the like. The scheduled route is a route connecting the departure point and the target point via a plurality of way points (WP), and the way point (WP) is typically a turning point. The electronic chart is stored in a nonvolatile storage device 14 such as a hard disk. Further, the route setting unit 22 notifies the preference degree calculation unit 24 of information (for example, a position or a course) of the waypoint (WP) based on the planned route stored in advance.
危険度算出部２６は、避航操船空間の各位置毎に、自船が避航操船を行った場合の他船に対する衝突危険度を、自船および他船の一方である基準船舶の周囲に設定される楕円状のバンパー領域（言い換えれば排他的領域）を用いて算出する。避航操船空間とは、現状からの変針角の選択肢と変速率の選択肢とを組み合わせた空間であり、避航操船を行う際に採り得る選択肢（言い換えれば手数）を表す。 The danger calculation unit 26 sets, for each position in the avoidance maneuvering space, the collision risk with respect to another ship when the own ship performs the avoidance maneuvering around the reference ship which is one of the own ship and the other ship. Is calculated using an elliptical bumper area (in other words, an exclusive area). The avoidance maneuvering space is a space in which options for changing the turning angle and options for changing the gear ratio are combined from the current state, and represent options (in other words, troubles) that can be taken when performing the avoidance maneuvering.
選好度算出部２４は、避航操船空間の各位置毎に、当該各位置の選択に伴う操船者の主観的な好みを表す選好度を算出する。この際に、選好度算出部２４は、避航操船空間におけるウエイポイント（ＷＰ）用の位置にピーク値を有する選好度を算出する。ウエイポイント（ＷＰ）用の位置は、ウエイポイント（ＷＰ）への変針角と所定の速力（例えば、原速力）への変速率とを組み合わせた位置である。加えて、選好度算出部２４は、避航操船空間における現状維持用の位置にピーク値を有する選好度を算出する。現状維持用の位置は、原針路維持の変針角と原速力維持の変速率とを組み合わせた位置である。このように、選好度算出部２４は、２個のピーク値を有する選好度を算出する。 The preference degree calculation unit 24 calculates, for each position in the avoidance maneuvering space, a preference degree representing a subjective preference of the ship operator accompanying the selection of each position. At this time, the preference degree calculation unit 24 calculates a preference degree having a peak value at a position for a way point (WP) in the avoiding and maneuvering space. The position for the way point (WP) is a position obtained by combining the changing angle to the way point (WP) and the speed change rate to a predetermined speed (for example, the original speed). In addition, the preference calculation unit 24 calculates a preference having a peak value at a position for maintaining the current state in the avoidance maneuvering space. The position for maintaining the current state is a position in which the changing course angle for maintaining the original course and the gear ratio for maintaining the original speed are combined. As described above, the preference degree calculation unit 24 calculates a preference degree having two peak values.
効用値算出部２０は、避航操船空間の各位置毎に、選好度算出部２４による選好度から危険度算出部２６による衝突危険度を減算することで効用値を算出する。操船指示部２３は、効用値算出部２０からの効用値が最大となる避航操船空間の位置を認識し、当該位置に対応する変針角および変速率を最適な操船方法として自動操縦装置１５へ指示する。 The utility value calculating unit 20 calculates the utility value by subtracting the collision risk by the risk calculating unit 26 from the preference by the preference calculating unit 24 for each position in the avoidance maneuvering space. The ship maneuvering instruction unit 23 recognizes the position of the avoidance maneuvering space where the utility value from the utility value calculation unit 20 is maximum, and instructs the automatic steering device 15 to change the stylus angle and gear ratio corresponding to the position as an optimal ship maneuvering method. I do.
自動操縦装置１５は、指示された変針角に向けて変針するように舵を自動制御するオートパイロットや、指示された変速率に向けて変速するようにエンジン出力を自動制御する装置等を含む。自動操縦装置１５は、船舶情報取得部１１からの自船情報（現在の針路、速力、位置）と、航路設定部２２からの予定航路情報とを受け、操船指示部２３からの指示に応じて、適宜、操船を行いながら、目標地点に向けて自律航行を行う。結果表示装置１３は、ディスプレイ等であり、例えば、効用値算出部２０による効用値の算出結果を表す３次元グラフ（避航操船空間の各位置毎の効用値）を表示する。 The autopilot device 15 includes an autopilot that automatically controls the rudder to change the course toward the instructed turning angle, a device that automatically controls the engine output to shift to the instructed gear ratio, and the like. The autopilot device 15 receives own ship information (current course, speed, and position) from the ship information obtaining unit 11 and scheduled route information from the route setting unit 22, and responds to an instruction from the ship steering instruction unit 23. The autonomous navigation is performed toward the target point while maneuvering the boat as appropriate. The result display device 13 is a display or the like, and displays, for example, a three-dimensional graph (utility value at each position in the avoidance maneuvering space) representing a calculation result of the utility value by the utility value calculating unit 20.
《避航支援装置（比較例）の各部の詳細》
ここで、実施の形態の避航支援装置の説明に先立ち、比較例となる避航支援装置について説明する。比較例となる避航支援装置は、図１の構成例において、ウエイポイント（ＷＰ）の情報が通知されない選好度算出部（２４’と呼ぶ）を備える。当該選好度算出部（２４’）は、実施の形態の選好度算出部２４と異なり、避航操船空間における現状維持用の位置のみにピーク値を有する選好度を算出する。
<< Details of each part of the escape support device (comparative example) >>
Here, prior to description of the evacuation assistance device of the embodiment, an evacuation assistance device as a comparative example will be described. The evacuation assistance device as a comparative example includes a preference calculation unit (referred to as 24 ') that is not notified of waypoint (WP) information in the configuration example of FIG. Unlike the preference calculation unit 24 of the embodiment, the preference calculation unit (24 ') calculates a preference having a peak value only at a position for maintaining the current state in the avoidance maneuvering space.
図９は、自船と他船が衝突し得る状況の一例を示す図である。図９の例では、自船ＯＳは、北に向けて所定の速力で進行しており、他船ＴＳは、西に向けて所定の速力で進行している。自船ＯＳおよび他船ＴＳがそのまま進行を続けると、所定の時間（最近接時間（Ｔｃｐａ））後に衝突する可能性がある。この場合、他船ＴＳを右側に見る自船ＯＳに衝突回避義務が生じる。このような場合に、自船ＯＳは、衝突を効率的に回避するための避航操船方法を避航支援装置を用いて探索する。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a situation where the own ship and another ship may collide. In the example of FIG. 9, the own ship OS is traveling at a predetermined speed toward the north, and the other ship TS is traveling at a predetermined speed toward the west. If the own ship OS and the other ship TS continue to advance as they are, there is a possibility that a collision occurs after a predetermined time (the closest time (Tcpa)). In this case, the own ship OS looking at the other ship TS to the right is obliged to avoid collision. In such a case, the own ship OS searches for an avoidance maneuvering method for efficiently avoiding a collision by using the escape assist device.
図１０は、本発明の比較例となる避航支援装置における選好度算出部の処理結果の一例を示す図である。図１０において、横軸は、変針角［ｄｅｇ］であり、原針路を０［ｄｅｇ］として左変針“−６０［ｄｅｇ］”から右変針“６０［ｄｅｇ］”までの範囲を示している。縦軸は、変速率［％］であり、原速力を１００［％］として０［％］から１００［％］までの範囲を示している。前述した避航操船空間は、この横軸および縦軸で示される空間であり、避航操船の選択肢を表す空間である。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a processing result of the preference calculation unit in the evacuation assistance device according to the comparative example of the present invention. In FIG. 10, the horizontal axis is the turning angle [deg], and indicates the range from the left turning course “−60 [deg]” to the right turning course “60 [deg]” with the original course being 0 [deg]. The vertical axis indicates the transmission rate [%], and indicates the range from 0 [%] to 100 [%] with the original speed set to 100 [%]. The avoidance maneuvering space described above is a space indicated by the horizontal axis and the vertical axis, and is a space representing options for avoidance maneuvering.
一方、高さ軸は、選好度であり、“１．０”に近づくほど好ましさが増し、“０”に近づくほど好ましさが減ることを表す。通常、操船者は、他船や陸域等の障害物が存在しない場合、主観的に原針路と原速力を維持することを好み、針路や速力をできるだけ変化させないことを好む。図１０に示される原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）は、このような操船者の主観を反映して、式（１）に示される演算式によって定められる。
Ｐｂorg（ｉ，ｊ）＝Ｐｂorg（ｉ，０）×Ｐｂorg（０，ｊ） …（１）
On the other hand, the height axis indicates the degree of preference, and indicates that the preference increases as the value approaches “1.0” and decreases as the value approaches “0”. Usually, when there is no obstacle such as another ship or land area, the ship operator subjectively prefers to maintain the original course and the original speed, and prefers not to change the course and the speed as much as possible. The original course preference Pb org (i, j) shown in FIG. 10 is determined by the arithmetic expression shown in Expression (1), reflecting such a subjective opinion of the boat operator.
Pb org (i, j) = Pb org (i, 0) × Pb org (0, j) (1)
式（１）によって算出される原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）は、図１０に示されるように、現状維持用の位置（変針角“０［ｄｅｇ］”、変速率“１００［％］”の位置）にピーク値ＰＫ２を有する。選好度算出部（２４’）は、変針角（ｉ）と変速率（ｊ）との組み合わせ毎に、式（１）の原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）を算出する。 As shown in FIG. 10, the original course preference Pb org (i, j) calculated by the equation (1) is a position for maintaining the current state (variation angle “0 [deg]”, speed change rate “100 [ %] ") Has a peak value PK2. The preference calculation unit (24 ′) calculates the original course preference Pb org (i, j) of Expression (1) for each combination of the turning angle (i) and the speed change rate (j).
ここで、式（１）における各項は、式（２）の変針選好度Ｐｂorg（ｉ，０）および式（３）の変速選好度Ｐｂorg（０，ｊ）に示される指数関数によって定められる。変針選好度Ｐｂorg（ｉ，０）は、変速率を１００［％］とした場合で、変針角を０［ｄｅｇ］から“ΔＣｏ”変化させた場合の選好度を表す。一方、変速選好度Ｐｂorg（０，ｊ）は、変針角を０［ｄｅｇ］とした場合で、変速率を１００［％］から“ΔＶ”変化させた場合の選好度を表す。式（２）および式（３）における“ａc”および“ａv”は予め設定される係数であり、“ａc”は、右変針時と左変針時で異なる値に設定されてもよい。
Ｐｂorg（ｉ，０）＝ｅｘｐ（−ａc×ΔＣｏ） …（２）
Ｐｂorg（０，ｊ）＝ｅｘｐ（−ａv×ΔＶ） …（３）
Here, each term in the equation (1) is determined by an exponential function shown in the changing hand preference Pb org (i, 0) in the equation (2) and the shift preference Pb org (0, j) in the equation (3). Can be The changing-point preference Pb org (i, 0) represents the preference when the changing rate is changed from 0 [deg] to “ΔCo” when the transmission rate is set to 100 [%]. On the other hand, the shift preference Pb org (0, j) represents the preference when the change rate is changed from 100 [%] by “ΔV” when the changing hand angle is 0 [deg]. A coefficient equation (2) and "a c" and in the formula (3) "a v" is set in advance, "a c" may be set to different values in a time when the right veering and left veering .
Pb org (i, 0) = exp (-a c × ΔCo) ... (2)
Pb org (0, j) = exp (-a v × ΔV) ... (3)
図１１は、図１の避航支援装置における危険度算出部の処理内容の一例を説明する図であり、図１２は、図１１におけるバンパー領域を説明する補足図である。図１３は、図１の避航支援装置における危険度算出部の処理結果の一例を示す図である。例えば、図９に示したようなケースにおいて、危険度算出部２６は、図１３に示されるような処理結果を生成する。図１３において、横軸および縦軸は、図１０の場合と同様の避航操船空間である。高さ軸は、衝突危険度であり、“１．０”に近づくほど危険が増し、“０”に近づくほど危険が減ることを表す。 FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the processing content of the risk calculating section in the evacuation assistance device of FIG. 1, and FIG. 12 is a supplementary diagram for explaining the bumper region in FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a processing result of the risk calculating unit in the evacuation assistance device of FIG. 1. For example, in the case as shown in FIG. 9, the risk calculating section 26 generates a processing result as shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis and the vertical axis are the same evacuated maneuvering spaces as in FIG. The height axis indicates the degree of collision risk, and indicates that the risk increases as the distance approaches “1.0” and decreases as the distance approaches “0”.
危険度算出部２６は、図１３の避航操船空間の各位置毎に、図１１に示されるような方式を用いて衝突危険度を算出する。図１１には、自船ＯＳと他船ＴＳの相対関係が示される。自船ＯＳは、絶対軸上の座標（Ｘｏ，Ｙｏ）に位置し、所定の針路へ速力Ｖｏで進行する。一方、他船ＴＳは、絶対軸上の座標（Ｘｔ，Ｙｔ）に位置し、所定の針路へ速力Ｖｔで進行する。 The risk calculation unit 26 calculates the collision risk for each position in the avoidance maneuvering space in FIG. 13 using a method as shown in FIG. FIG. 11 shows a relative relationship between the own ship OS and the other ship TS. The own ship OS is located at coordinates (Xo, Yo) on the absolute axis, and travels at a predetermined speed to a predetermined course. On the other hand, the other ship TS is located at the coordinates (Xt, Yt) on the absolute axis, and proceeds to a predetermined course at the speed Vt.
ここで、自船ＯＳおよび他船ＴＳの一方は基準船舶であり、他方は対象船舶である。基準船舶の位置は、相対軸上の原点に定められ、基準船舶の針路は、相対軸上のＹ軸に定められ、それに直交する軸は、相対軸上のＸ軸に定められる。この例では、基準船舶は他船ＴＳ、対象船舶は自船ＯＳであるが、相対関係であるため、対象船舶が他船ＴＳ、基準船舶が自船ＯＳであってもよい。 Here, one of the own ship OS and the other ship TS is a reference ship, and the other is a target ship. The position of the reference vessel is determined at the origin on the relative axis, the course of the reference vessel is determined on the Y axis on the relative axis, and the axis orthogonal thereto is defined on the X axis on the relative axis. In this example, the reference ship is the other ship TS and the target ship is the own ship OS. However, since there is a relative relationship, the target ship may be the other ship TS and the reference ship may be the own ship OS.
このような相対軸上で、対象船舶である自船ＯＳは、速力Ｖｏのベクトルと速力Ｖｔの逆ベクトルとの合成ベクトルで得られる相対針路４３へ相対速力Ｖｒで進行する。なお、自船ＯＳの位置、針路、速力は、図１の船舶情報取得部１１からの自船情報に、避航操船空間の位置に基づく変針角および変速率を反映させることで定められる。また、他船ＴＳの位置、針路、速力は、図１の船舶情報取得部１１からの他船情報に基づき、他船ＴＳが当該針路および速力をそのまま維持するものとして定められる。 On such a relative axis, the own ship OS, which is the target ship, advances with a relative speed Vr to a relative course 43 obtained by a composite vector of the vector of the speed Vo and the inverse vector of the speed Vt. The position, course, and speed of the own ship OS are determined by reflecting, in the own ship information from the ship information obtaining unit 11 in FIG. 1, the changing hand angle and the gear ratio based on the position of the avoidance maneuvering space. In addition, the position, course, and speed of the other vessel TS are determined based on the other vessel information from the vessel information acquisition unit 11 in FIG. 1 assuming that the other vessel TS maintains the course and the speed.
ここで、基準船舶である他船ＴＳの周囲には、楕円状のバンパー領域（排他的領域）４０が設定される。図１２には、短径Ａおよび長径Ｂを有するバンパー領域４０が示される。バンパー領域４０のサイズは、例えば、自船ＯＳの全長および速力、他船ＴＳの全長および速力といった２隻の船舶の情報に基づいて定められる。なお、他船ＴＳの位置は、バンパー領域４０の中心ではなく、船舶の交通ルール等を反映して中心から距離Ｃおよび距離Ｄだけ左下にシフトした位置に設定される。 Here, an elliptical bumper area (exclusive area) 40 is set around the other vessel TS as the reference vessel. FIG. 12 shows a bumper region 40 having a minor axis A and a major axis B. The size of the bumper region 40 is determined based on information on two ships, for example, the total length and speed of the own ship OS and the total length and speed of the other ship TS. The position of the other ship TS is set not at the center of the bumper area 40 but at a position shifted to the lower left by the distance C and the distance D from the center reflecting the traffic rules of the ship.
このようなバンパー領域４０を用いて、図１１に示されるように、他船ＴＳの位置からバンパー領域４０の外周に向けて最大値から最小値に順次推移するようなリスク関数４１，４２が定義される。具体的には、リスク関数４１は、Ｙ軸（相対軸）用であり、他船ＴＳの位置となるＹ軸（相対軸）の原点座標で最大値“１．０”となり、バンパー領域４０の外周が位置するＹ軸（相対軸）の最大座標および最小座標で最小値（例えば“０”）となる。同様に、リスク関数４２は、Ｘ軸（相対軸）用であり、Ｘ軸（相対軸）の原点座標で最大値“１．０”となり、バンパー領域４０の外周が位置するＸ軸（相対軸）の最大座標および最小座標で最小値（例えば“０”）となる。 Using such a bumper area 40, as shown in FIG. 11, risk functions 41 and 42 are defined so as to sequentially change from the maximum value to the minimum value from the position of the other ship TS toward the outer periphery of the bumper area 40. Is done. Specifically, the risk function 41 is for the Y axis (relative axis), and has a maximum value “1.0” at the origin coordinate of the Y axis (relative axis) which is the position of the other ship TS. The minimum value (for example, “0”) is obtained at the maximum and minimum coordinates of the Y axis (relative axis) where the outer periphery is located. Similarly, the risk function 42 is for the X axis (relative axis), has a maximum value of “1.0” at the origin coordinate of the X axis (relative axis), and has the X axis (relative axis) where the outer periphery of the bumper region 40 is located. ) Is the minimum value (for example, “0”) at the maximum coordinates and the minimum coordinates.
危険度算出部２６は、自船ＯＳ（対象船舶）が将来的に通過するバンパー領域４０内の位置に応じたリスク関数４１，４２の値を算出することで衝突危険度を算出する。具体的には、危険度算出部２６は、自船ＯＳが相対針路４３上を進行した場合のＹ軸（相対軸）との交点座標に対応するリスク関数４１の値をＹ軸衝突危険度Ｒｙとして算出し、Ｘ軸（相対軸）との交点座標に対応するリスク関数４２の値をＸ軸衝突危険度Ｒｘとして算出する。 The risk calculator 26 calculates the risk of collision by calculating the values of the risk functions 41 and 42 according to the position in the bumper area 40 through which the ship OS (target ship) passes in the future. Specifically, the risk calculating unit 26 calculates the value of the risk function 41 corresponding to the coordinates of the intersection with the Y axis (relative axis) when the own ship OS advances on the relative course 43, as the Y axis collision risk Ry. The value of the risk function 42 corresponding to the coordinates of the intersection with the X-axis (relative axis) is calculated as the X-axis collision risk Rx.
そして、危険度算出部２６は、式（４）に示されるように、Ｙ軸衝突危険度ＲｙかＸ軸衝突危険度Ｒｘの大きい方の値に所定の重み付けを行うことで衝突危険度Ｒ（ｉ，ｊ）を算出する。式（４）において、“Ｔｃｐａ”は最近接時間であり、“Ｗｔｃｐａ”は予め設定された一定時間である。式（４）では、最近接時間（Ｔｃｐａ）が短いほど、衝突危険度Ｒ（ｉ，ｊ）が高まるような重み付けがなされている。
Ｒ（ｉ，ｊ）＝ｍａｘ（Ｒｘ，Ｒｙ）×（１−Ｔｃｐａ／Ｗｔｃｐａ） …（４）
Then, as shown in equation (4), the risk degree calculation unit 26 performs a predetermined weighting on the larger value of the Y-axis collision risk degree Ry or the X-axis collision risk degree Rx, so that the collision risk degree R ( i, j) are calculated. In Equation (4), “Tcpa” is the closest time, and “Wtcpa” is a predetermined time. In equation (4), weighting is performed such that the shorter the closest time (Tcpa), the higher the collision risk R (i, j).
R (i, j) = max (Rx, Ry) × (1−Tcpa / Wtcpa) (4)
また、実際には、所定の範囲内に他船ＴＳは１隻ではなく、ｑ隻（ｑは２以上の整数）存在する場合がある。これに伴い、図１３の避航操船空間の各位置毎に、対象となる他船ＴＳ（すなわち、最も影響が大きい他船ＴＳ）も異なり得る。そこで、実際には、式（４）の衝突危険度Ｒ（ｉ，ｊ）の代わりに、式（５）の衝突危険度Ｒｋ（ｉ，ｊ）が用いられる。式（５）の衝突危険度Ｒｋ（ｉ，ｊ）は、避航操船空間の各位置毎に、単数または複数の他船ＴＳの中の最も影響が大きい他船ＴＳに対する衝突危険度Ｒ（ｉ，ｊ）によって定められる。
図１４は、図１の避航支援装置における効用値算出部の処理結果の一例を示す図である。図１４において、横軸および縦軸は、図１０の場合と同様の避航操船空間である。高さ軸は、効用値であり、“１．０”に近づくほど効果が増し、“０”に近づくほど効果が減ることを表す。効用値算出部２０は、図１４の避航操船空間の各位置毎に、式（６）に示されるように、選好度算出部による選好度Ｐｂ（ｉ，ｊ）から、危険度算出部２６による式（５）の衝突危険度Ｒｋ（ｉ，ｊ）を減算することで効用値ｕ（ｉ，ｊ）を算出する。ここで、選好度Ｐｂ（ｉ，ｊ）は、比較例となる避航支援装置では、選好度算出部（２４’）による式（１）の原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）に該当する。また、衝突危険度Ｒｋ（ｉ，ｊ）は、詳細には、所定の係数αで重み付けされる。
ｕ（ｉ，ｊ）＝Ｐｂ（ｉ，ｊ）−α×Ｒｋ（ｉ，ｊ） …（６）
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a processing result of the utility value calculation unit in the evacuation assistance device of FIG. 1. In FIG. 14, the horizontal axis and the vertical axis are the same evacuated maneuvering space as in FIG. The height axis is a utility value, and indicates that the effect increases as the value approaches "1.0" and decreases as the value approaches "0". The utility value calculating section 20 calculates the risk level calculating section 26 from the preference level Pb (i, j) of the preference level calculating section for each position in the avoidance maneuvering space of FIG. The utility value u (i, j) is calculated by subtracting the collision risk Rk (i, j) in equation (5). Here, the preference degree Pb (i, j) corresponds to the original course preference degree Pb org (i, j) of the equation (1) by the preference degree calculation unit (24 ′) in the evacuation support device as the comparative example. I do. Further, the collision risk Rk (i, j) is weighted with a predetermined coefficient α in detail.
u (i, j) = Pb (i, j) −α × Rk (i, j) (6)
このような演算に伴い、図１４の効用値は、図１０の選好度から図１３の衝突危険度を減算することで得られる。最適な避航操船方法は、効用値ｕ（ｉ，ｊ）が最大となる方法であり、図１４の例では、速力を維持して、変針角１８［ｄｅｇ］の右変針を行う方法となる。図１の操船指示部２３は、この効用値が最大となる避航操船空間の位置に対応する変針角および変速率を最適な避航操船方法として自動操縦装置１５へ指示する。 Along with such an operation, the utility value in FIG. 14 is obtained by subtracting the collision risk in FIG. 13 from the preference in FIG. The optimal avoiding and maneuvering method is a method in which the utility value u (i, j) is maximized. In the example of FIG. 14, the right turning of the steering angle 18 [deg] is performed while maintaining the speed. The ship maneuvering instruction section 23 in FIG. 1 instructs the automatic steering device 15 on the changing hand angle and the speed change rate corresponding to the position of the avoidance maneuvering space where the utility value is maximum as the optimum avoiding maneuvering method.
《避航支援装置（比較例）の問題点》
図１５は、本発明の比較例となる避航支援装置において、避航操船によって自船が他船を回避したのちの状況の一例を示す図である。図１６は、図１５の状況における危険度算出部の処理結果の一例を示す図であり、図１７は、図１５の状況における効用値算出部の処理結果の一例を示す図である。
《Problems of the evacuation support device (comparative example)》
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a situation after the own ship has avoided another ship by the avoidance maneuver in the escape assist device according to the comparative example of the present invention. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a processing result of the risk calculating section in the situation of FIG. 15, and FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a processing result of the utility value calculating section in the situation of FIG. 15.
図１５では、自船ＯＳが避航操船を行った結果、自船ＯＳの前方で、他船ＴＳ２の通過が完了している。この避航操船に伴い、自船ＯＳの原針路は、ウエイポイントＷＰへの針路から外れるため、自船ＯＳは、本来、このように他船ＴＳ２の通過が完了した段階（もしくはそれに近い段階）で、ウエイポイントＷＰに向けて復帰操船を行いたい。しかし、比較例となる避航支援装置は、このような復帰操船を行う仕組みを備えておらず、そのままでは、原針路への進行を継続してしまう。 In FIG. 15, as a result of the own ship OS performing the avoidance maneuver, the passage of the other ship TS2 has been completed in front of the own ship OS. Since the original course of the own ship OS deviates from the course to the way point WP due to the evacuating maneuver, the own ship OS is originally at the stage where the passage of the other ship TS2 is completed (or a stage close thereto). Wants to return to the waypoint WP. However, the evacuation assistance device according to the comparative example does not have a mechanism for performing such a return ship maneuver, and the traveling to the original course is continued as it is.
そこで、例えば、避航操船空間の衝突危険度がゼロになった時点で復帰操船を開始するといった仕組みを別途設けるような方式が考えられる。しかし、図１５に示されるように、例えば、自船ＯＳの前方で自船ＯＳと略平行に進行している他船ＴＳ１が存在するような場合、図１６に示されるように、当該他船ＴＳ１に伴う衝突危険度が残り続ける。その結果、図１５のような状況で、自船ＯＳは、本来、他船ＴＳ１に関わらず復帰操船を行うことが可能であるにも関わらず、他船ＴＳ１によって復帰操船を行うことが困難となる。すなわち、操船指示部２３は、図１７の結果に基づき、ピーク値ＰＫ２に対応する現状維持の操船方法を自動操縦装置１５へ指示することになる。 Therefore, for example, a system is conceivable in which a mechanism for separately starting the return maneuver when the collision risk in the avoidance maneuver space becomes zero is separately provided. However, as shown in FIG. 15, for example, when there is another ship TS <b> 1 that is proceeding substantially parallel to the own ship OS in front of the own ship OS, as shown in FIG. The collision risk associated with TS1 remains. As a result, in the situation as shown in FIG. 15, it is difficult for the own ship OS to perform the return maneuvering by the other ship TS1 although the ship OS can originally perform the return maneuvering regardless of the other ship TS1. Become. That is, the marine vessel maneuvering instruction unit 23 instructs the autopilot device 15 to maintain the current marine vessel maneuvering method corresponding to the peak value PK2 based on the result of FIG.
このような問題は、図１５のような状況に限らず、特に、湾内といった船舶の輻輳度が高い海域で同様に生じ得る。すなわち、輻輳度が高い海域では、衝突危険度がゼロになる状況自体が生じ難い。一方、例えば、避航操船空間の所定の範囲の衝突危険度が所定のレベル以下となった場合に復帰操船を開始するといった方式も考えられる。ただし、この際の妥当な条件を見出すことは容易でない。そこで、図１に示した実施の形態の避航支援装置１０を用いて復帰操船を実現することが有益となる。 Such a problem is not limited to the situation as shown in FIG. 15, and may similarly occur particularly in a sea area where the degree of congestion of a ship is high, such as in a bay. That is, in a sea area where the degree of congestion is high, the situation itself where the risk of collision becomes zero hardly occurs. On the other hand, for example, a method is also conceivable in which, when the degree of collision danger in a predetermined range of the avoidance maneuvering space becomes equal to or lower than a predetermined level, return maneuvering is started. However, it is not easy to find a proper condition at this time. Therefore, it is useful to realize return boat maneuvering using the evacuation support device 10 of the embodiment shown in FIG.
《避航支援装置（実施の形態）の各部の詳細》
図２は、図１における選好度算出部の処理結果の一例を示す図である。図２に示されるように、図１の選好度算出部２４は、図１０の場合と同様に、避航操船空間における原針路維持の変針角Ｃｏｒｇ（すなわち０［ｄｅｇ］）と原速力維持の変速率（すなわち１００［％］）とを組み合わせた位置である現状維持用の位置にピーク値ＰＫ２を有する選好度を算出する。加えて、選好度算出部２４は、避航操船空間におけるウエイポイントＷＰへの変針角Ｃｗｐと所定の速力への変速率とを組み合わせた位置であるウエイポイントＷＰ用の位置にピーク値ＰＫ１を有する選好度を算出する。当該所定の速力は、この例では、原速力（変速率１００％）である。ここで、ピーク値ＰＫ１は、ピーク値ＰＫ２よりも大きい値に設定される。
<< Details of each part of the escape support device (embodiment) >>
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a processing result of the preference degree calculation unit in FIG. As shown in FIG. 2, the preference degree calculation unit 24 of FIG. 1 performs, similarly to the case in FIG. The preference having the peak value PK2 at the position for maintaining the current state, which is the position obtained by combining the rate (ie, 100 [%]), is calculated. In addition, the preference degree calculation unit 24 calculates the preference having the peak value PK1 at the position for the way point WP, which is a position obtained by combining the change point angle Cwp to the way point WP and the speed change rate to the predetermined speed in the avoiding and maneuvering space. Calculate the degree. In this example, the predetermined speed is the original speed (speed change rate 100%). Here, the peak value PK1 is set to a value larger than the peak value PK2.
図３および図４は、図２で変速率を一定とした場合の変針角と選好度の関係を示す図である。ここでは、変速率１００［％］（原速力維持）の場合が例示される。図３には、原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，０）と、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，０）とが示される。原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）は、前述した式（１）で算出される。式（１）を用いると、図２に示されるように、原針路維持の変針角Ｃｏｒｇ（０［ｄｅｇ］）の際の原針路用選好度Ｐｂorg（Ｃｏｒｇ，ｊ）が得られる。 FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the relationship between the changing hand angle and the preference when the gear ratio is constant in FIG. Here, a case where the gear ratio is 100 [%] (maintenance speed maintained) is exemplified. FIG. 3 shows the original course preference Pb org (i, 0) and the waypoint WP preference Pb wp (i, 0). The original course preference Pb org (i, j) is calculated by the above-described equation (1). By using the equation (1), as shown in FIG. 2, the original course preference Pb org (Corg, j) at the time of the course change Corg (0 [deg]) of the original course maintenance is obtained.
図２に示されるウエイポイントＷＰへの変針角Ｃｗｐの際のウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（Ｃｗｐ，ｊ）は、当該原針路用選好度Ｐｂorg（Ｃｏｒｇ，ｊ）を用いて、式（７）で定められる。式（７）において、“β”は、ピーク値ＰＫ１をピーク値ＰＫ２よりもどの程度大きくするかを予め定める係数であり、“β＞１”を満たす係数である。なお、変針角Ｃｗｐは、例えば、図１の航路設定部２２からのウエイポイントＷＰの情報（例えば位置）と船舶情報取得部１１からの自船情報（例えば、位置および針路）とに基づいて定められる。
Ｐｂwp（Ｃｗｐ，ｊ）＝β×Ｐｂorg（Ｃｏｒｇ，ｊ） …（７）
The preference Pb wp (Cwp, j) for the way point WP at the time of the course change angle Cwp to the way point WP shown in FIG. 2 is calculated using the original course preference Pb org (Corg, j) by using the equation ( 7). In Expression (7), “β” is a coefficient that determines in advance how much the peak value PK1 is larger than the peak value PK2, and is a coefficient that satisfies “β> 1”. Note that the course change angle Cwp is determined based on, for example, the information (for example, the position) of the way point WP from the route setting unit 22 in FIG. 1 and the own ship information (for example, the position and the course) from the ship information acquisition unit 11. Can be
Pb wp (Cwp, j) = β × Pb org (Corg, j) (7)
一方、避航操船空間全体におけるウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）は、式（８）または式（９）で算出される。式（８）は、変針角φｉがウエイポイントＷＰへの変針角Ｃｗｐよりも小さい場合（φｉ＜Ｃｗｐ時）に適用され、変針角φｉが変針角Ｃｗｐよりも左変針となる範囲で適用される。一方、式（９）は、変針角φｉがウエイポイントＷＰへの変針角Ｃｗｐ以上の場合（φｉ≧Ｃｗｐ時）に適用され、変針角φｉが変針角Ｃｗｐに等しい、または、変針角Ｃｗｐよりも右変針となる範囲で適用される。
Ｐｂwp（ｉ，ｊ）＝ｅｘｐ（ａ1×φｉ＋ｂ1） …（８）
Ｐｂwp（ｉ，ｊ）＝ｅｘｐ（ａ2×φｉ＋ｂ2） …（９）
On the other hand, the preference point Pb wp (i, j) for the way point WP in the entire evacuating maneuvering space is calculated by the equation (8) or the equation (9). Equation (8) is applied when the stylus angle φi is smaller than the stapling angle Cwp to the way point WP (when φi <Cwp), and is applied in a range where the stapling angle φi is a left stapler than the stapling angle Cwp. . On the other hand, the equation (9) is applied when the turning angle φi is equal to or larger than the changing angle Cwp to the way point WP (when φi ≧ Cwp), and the changing angle φi is equal to the changing angle Cwp or is smaller than the changing angle Cwp. Applies within the range of right turn.
Pb wp (i, j) = exp (a 1 × φi + b 1 ) (8)
Pb wp (i, j) = exp (a 2 × i + b 2 ) (9)
式（８）における“ａ1”は、式（１０）で算出される。式（１０）において“Ｃｍｉｎ”は、避航操船空間における変針角の最小値（言い換えれば、最大の左変針角（ここでは−６０［ｄｅｇ］））である。“Ｚ1”は、変針角Ｃｍｉｎの際の原針路用選好度Ｐｂorg（Ｃｍｉｎ，ｊ）であり、“Ｚ2”は、式（７）に示される変針角Ｃｗｐの際のウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（Ｃｗｐ，ｊ）である。“ａ1”は、変針角Ｃｍｉｎに対して“Ｚ1”が得られることを前提として、変針角Ｃｗｐに対して“Ｚ2”が得られるような指数関数の傾きを定める。一方、式（８）における“ｂ1”は、式（１１）で算出される。“ｂ1”は、式（８）において、変針角φｉが“Ｃｍｉｎ”の場合にウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）が“Ｚ1”となるように調整するための係数である。
ａ1＝｛１／（Ｃｗｐ−Ｃｍｉｎ）｝×ｌｏｇ（Ｚ2／Ｚ1） …（１０）
ｂ1＝ｌｏｇ（Ｚ1）−（Ｃｍｉｎ×ａ1） …（１１）
“A 1 ” in Expression (8) is calculated by Expression (10). In Expression (10), “Cmin” is the minimum value of the changing course angle in the avoidance maneuvering space (in other words, the maximum left changing course angle (here, −60 [deg])). “Z 1 ” is the original course preference Pb org (Cmin, j) at the course change angle Cmin, and “Z 2 ” is the way point WP at the course change angle Cwp shown in the equation (7). The preference level Pb wp (Cwp, j). “A 1 ” presupposes that “Z 1 ” is obtained for the changing needle angle Cmin, and determines the slope of the exponential function that obtains “Z 2 ” for the changing needle angle Cwp. On the other hand, “b 1 ” in Expression (8) is calculated by Expression (11). "B 1", in the formula (8), veering angle φi is "Cmin" way point WP for preference Pb wp (i, j) in the case of a factor for adjusting such that the "Z 1" is there.
a 1 = {1 / (Cwp−Cmin)} × log (Z 2 / Z 1 ) (10)
b 1 = log (Z 1 ) − (Cmin × a 1 ) (11)
同様に、式（９）における“ａ2”は、式（１２）で算出される。式（１２）において“Ｃｍａｘ”は、避航操船空間における変針角の最大値（言い換えれば、最大の右変針角（ここでは＋６０［ｄｅｇ］））である。“Ｚ3”は、変針角Ｃｍａｘの際の原針路用選好度Ｐｂorg（Ｃｍａｘ，ｊ）である。“ａ2”は、変針角Ｃｗｐに対して“Ｚ2”が得られることを前提として、変針角Ｃｍａｘに対して“Ｚ3”が得られるような指数関数の傾きを定める。一方、式（９）における“ｂ2”は、式（１３）で算出される。“ｂ2”は、式（９）において、変針角φｉが“Ｃｗｐ”の場合にウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）が“Ｚ2”となるように調整するための係数である。
ａ2＝｛１／（Ｃｍａｘ−Ｃｗｐ）｝×ｌｏｇ（Ｚ3／Ｚ2） …（１２）
ｂ2＝ｌｏｇ（Ｚ2）−（Ｃｗｐ×ａ2） …（１３）
Similarly, “a 2 ” in Expression (9) is calculated by Expression (12). In the equation (12), “Cmax” is the maximum value of the changing course angle in the avoidance maneuvering space (in other words, the maximum right changing course angle (here, +60 [deg])). “Z 3 ” is the original course preference Pb org (Cmax, j) at the course change angle Cmax. “A 2 ” presupposes that “Z 2 ” is obtained with respect to the stylus angle Cwp, and determines the slope of the exponential function such that “Z 3 ” is obtained with respect to the stylus angle Cmax. On the other hand, “b 2 ” in Expression (9) is calculated by Expression (13). "B 2", in the formula (9), veering way point WP for preference when angle φi is "Cwp" Pb wp (i, j) is a factor for adjusting such that the "Z 2" is there.
a 2 = {1 / (Cmax−Cwp)} × log (Z 3 / Z 2 ) (12)
b 2 = log (Z 2 ) − (Cwp × a 2 ) (13)
図１の選好度算出部２４は、図２および図３に示されるように、避航操船空間上で、ウエイポイントＷＰ用の位置から離れるにつれてピーク値ＰＫ１から低下する指数関数を算出する。当該指数関数は、式（８）または式（９）のウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）に該当する。また、選好度算出部２４は、図２および図３に示されるように、避航操船空間上で、現状維持用の位置から離れるにつれてピーク値ＰＫ２から低下する指数関数を算出する。当該指数関数は、式（１）の原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）に該当する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the preference degree calculation unit 24 in FIG. 1 calculates an exponential function that decreases from the peak value PK1 as the distance from the position for the way point WP increases in the avoidance maneuvering space. The exponential function corresponds to the preference value Pb wp (i, j) for the way point WP in Expression (8) or Expression (9). Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the preference degree calculation unit 24 calculates an exponential function that decreases from the peak value PK2 as the distance from the position for maintaining the current state increases in the avoidance maneuvering space. The exponential function corresponds to the original course preference Pb org (i, j) in equation (1).
この算出結果に基づき、選好度算出部２４は、図２および図３に示されるように、この２個の指数関数（ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）および原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ））を重ね合わせる。そして、選好度算出部２４は、図２および図４に示されるように、避航操船空間の各位置毎に、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）の値か原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）の値のいずれか大きい方の値を用いることで最終的な選考度Ｐｂ（ｉ，ｊ）を算出する。すなわち、選好度算出部２４は、式（１４）を算出する。
Ｐｂ（ｉ，ｊ）＝ｍａｘ（Ｐｂwp（ｉ，ｊ），Ｐｂorg（ｉ，ｊ）） …（１４）
Based on this calculation result, the preference calculation unit 24 calculates the two exponential functions (waypoint WP preference Pb wp (i, j) and original course preference, as shown in FIGS. 2 and 3). Pb org (i, j)). Then, as shown in FIGS. 2 and 4, the preference calculating unit 24 calculates the value of the waypoint WP preference Pb wp (i, j) or the original course preference for each position in the avoidance maneuvering space. The final selection degree Pb (i, j) is calculated by using the larger one of the values of Pb org (i, j). That is, the preference degree calculation unit 24 calculates Expression (14).
Pb (i, j) = max (Pb wp (i, j), Pb org (i, j)) (14)
図５は、図１の避航支援装置において、避航操船によって自船が他船を回避したのちの状況の一例を示す図である。図６は、図５の状況における効用値算出部の処理結果の一例を示す図である。図５には、図１５の場合と同様の状況が示される。これに伴い、危険度算出部２６は、図１６に示したような衝突危険度を算出する。一方、効用値算出部２０は、当該衝突危険度（Ｒｋ（ｉ，ｊ））と、選好度算出部２４から得られる図２に示したような選好度（Ｐｂ（ｉ，ｊ））とを用いて、式（６）に基づき効用値ｕ（ｉ，ｊ）を算出する。その結果、図６に示されるような避航操船空間上の効用値が得られる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a situation after the own ship has evaded another ship by the avoidance maneuver in the escape assist device of FIG. 1. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a processing result of the utility value calculating unit in the situation of FIG. FIG. 5 shows the same situation as in FIG. Accordingly, the risk calculating unit 26 calculates a collision risk as shown in FIG. On the other hand, the utility value calculation unit 20 calculates the collision risk (Rk (i, j)) and the preference (Pb (i, j)) as shown in FIG. To calculate the utility value u (i, j) based on equation (6). As a result, a utility value in the escape navigation space as shown in FIG. 6 is obtained.
図１の操船指示部２３は、図６の効用値に基づき、前述した図１７の場合と異なり、ピーク値ＰＫ１に対応する操船方法（すなわちウエイポイントＷＰへの変針角Ｃｗｐおよび原速力維持）を自動操縦装置１５へ指示する。その結果、図５に示される状況において、自船ＯＳは、図１５の場合と異なり、ウエイポイントＷＰに向けた復帰操船を行うことが可能になる。 The ship maneuvering instruction unit 23 of FIG. 1 differs from the case of FIG. 17 described above based on the utility value of FIG. 6 in that the ship maneuvering method corresponding to the peak value PK1 (that is, the changing angle Cwp to the way point WP and maintaining the original speed). An instruction is given to the autopilot device 15. As a result, in the situation shown in FIG. 5, unlike the case of FIG. 15, the own ship OS can perform the return ship maneuver toward the way point WP.
《避航支援装置（実施の形態）の動作》
図７は、図１の避航支援装置における主要部の概略的な処理内容の一例を示すフロー図である。避航支援装置１０は、図７のフローを所定の制御サイクル毎に繰り返し実行する。図７において、避航支援装置１０は、船舶情報取得部１１から自船情報（針路、速力、位置）と、所定の範囲内に存在する他船情報（針路、速力、位置）とを取得する（ステップＳ１０１）。次いで、避航支援装置１０は、選好度算出部２４に、航路設定部２２からのウエイポイントＷＰの情報を取得させる（ステップＳ１０２）。
<< Operation of Evacuation Support Device (Embodiment) >>
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a schematic processing content of a main part in the evacuation assistance device of FIG. The escape assist device 10 repeatedly executes the flow of FIG. 7 for each predetermined control cycle. In FIG. 7, the evacuation assistance device 10 acquires own ship information (the course, speed, and position) from the ship information acquisition unit 11 and information on other ships (the course, speed, and position) existing within a predetermined range (FIG. 7). Step S101). Next, the avoidance assistance device 10 causes the preference degree calculation unit 24 to acquire the information of the way point WP from the route setting unit 22 (Step S102).
続いて、避航支援装置１０は、選好度算出部２４に、図２に示したような２個のピーク値ＰＫ１，ＰＫ２を有する式（１４）の選好度Ｐｂ（ｉ，ｊ）を算出させる（ステップＳ１０３）。次いで、避航支援装置１０は、危険度算出部２６に、式（５）の衝突危険度Ｒｋ（ｉ，ｊ）を算出させる（ステップＳ１０４）。続いて、避航支援装置１０は、効用値算出部２０に、ステップＳ１０３で算出された選好度Ｐｂ（ｉ，ｊ）と、ステップＳ１０４で算出された衝突危険度Ｒｋ（ｉ，ｊ）とを用いて式（６）に示した効用値ｕ（ｉ，ｊ）を算出させる（ステップＳ１０５）。その後、避航支援装置１０は、操船指示部２３に、ステップＳ１０５で算出された効用値ｕ（ｉ，ｊ）に基づく最適な操船方法（変針角および変速率）を決定させる（ステップＳ１０６）。 Subsequently, the evacuation assistance device 10 causes the preference level calculation unit 24 to calculate the preference level Pb (i, j) of Expression (14) having two peak values PK1 and PK2 as shown in FIG. 2 ( Step S103). Next, the evacuation assistance device 10 causes the risk calculating unit 26 to calculate the collision risk Rk (i, j) in Expression (5) (Step S104). Subsequently, the escape assist device 10 uses the preference value Pb (i, j) calculated in step S103 and the collision risk degree Rk (i, j) calculated in step S104 in the utility value calculating unit 20. To calculate the utility value u (i, j) shown in equation (6) (step S105). After that, the escape assist device 10 causes the ship maneuvering instruction unit 23 to determine an optimum ship maneuvering method (change of angle and speed change rate) based on the utility value u (i, j) calculated in step S105 (step S106).
図８は、図１の避航支援装置において、避航操船および復帰操船を行う際の動作例を示す模式図である。図８において、時刻ｔ＝ｔ０では、自船ＯＳ周辺の所定の範囲に他船ＴＳは存在せず、自船ＯＳは、ウエイポイントＷＰに向けて進行している。この場合、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpのピーク値ＰＫ１に対応する変針角（０［ｄｅｇ］）と原針路用選好度Ｐｂorgのピーク値ＰＫ２に対応する変針角（０［ｄｅｇ］）は等しくなる。また、衝突危険度Ｒｋは、ゼロとなる。その結果、効用値は、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpに基づいて定められ、原針路への操船が維持される。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an operation example when performing the evacuating maneuvering and returning maneuvering in the evacuation assisting device of FIG. 1. In FIG. 8, at time t = t0, no other ship TS exists in a predetermined range around the own ship OS, and the own ship OS is moving toward the way point WP. In this case, the changing point angle (0 [deg]) corresponding to the peak value PK1 of the way point WP preference Pb wp and the changing point angle (0 [deg]) corresponding to the peak value PK2 of the original course preference Pb org are: Become equal. Also, the collision risk Rk becomes zero. As a result, the utility value is determined based on the waypoint WP preference Pbwp , and maneuvering to the original course is maintained.
時刻ｔ＝ｔ１では、自船ＯＳの右前方に、左に向けて進行中の他船ＴＳが存在している。これに伴い、この例では、右変針角“θ１”よりも左変針側の範囲に衝突危険度Ｒｋが生じている。効用値は、原針路用選好度Ｐｂorgを包含しているウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpから当該衝突危険度Ｒｋを減算することで得られる。その結果、効用値は、右変針角“θ１”で最大となり、変針角“θ１”の右変針が最適な避航操船方法として定められる。 At time t = t1, another ship TS that is traveling to the left exists at the front right of the ship OS. Accordingly, in this example, the collision risk Rk occurs in a range on the left turning side of the right turning angle “θ1”. The utility value is obtained by subtracting the collision risk Rk from the waypoint WP preference Pbwp including the original course preference Pborg . As a result, the utility value becomes maximum at the right turning angle “θ1”, and the right turning course with the changing angle “θ1” is determined as the optimal avoiding and maneuvering method.
時刻ｔ＝ｔ２において、変針角“θ１”の右変針が行われると、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpは、時刻ｔ＝ｔ１の状態から左変針側に変針角“θ１”だけシフトする。また、衝突危険度Ｒｋも時刻ｔ＝ｔ１の状態から左変針側に変針角“θ１”だけシフトする。その結果、効用値は、原針路維持の変針角（０［ｄｅｇ］）で最大となり、変針角“θ１”の右変針を行った後の原針路に向けた避航操船が行われる。 At time t = t2, when the right veering is made of veering angle ".theta.1", the preference Pb wp for way point WP, shifted by veering angle ".theta.1" left veering side from the state of the time t = t1. Further, the collision risk Rk also shifts from the state at time t = t1 to the left turning side by the turning angle “θ1”. As a result, the utility value becomes maximum at the course change angle (0 [deg]) of the original course maintenance, and after the right course change of the course change angle “θ1” is performed, the avoiding maneuvering toward the original course is performed.
時刻ｔ＝ｔ３では、自船ＯＳの避航操船と、他船ＴＳの左側への進行とがある程度進んでいる。これに伴い、時刻ｔ＝ｔ２の場合と比較して、衝突危険度Ｒｋは小さくなり、衝突危険度Ｒｋが小さくなった分だけ、効用値は大きくなる。また、ウエイポイントＷＰへの変針角“−θ２”は、避航操船が進んだ分だけ時刻ｔ＝ｔ２の場合と比較して左変針側にシフトする。ここで、衝突危険度Ｒｋが存在する変針角の範囲には、ウエイポイントＷＰへの変針角“−θ２”が含まれる。変針角“−θ２”には、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpのピーク値ＰＫ１が存在する。このため、当該ピーク値ＰＫ１が効用値に対して与える影響力は、衝突危険度Ｒｋは小さくなるにつれて大きくなる。ただし、この段階では、効用値は、依然として原針路維持の変針角で最大となる。 At time t = t3, the evacuating maneuver of own ship OS and the progress of the other ship TS to the left have progressed to some extent. Along with this, the collision risk Rk becomes smaller as compared with the case at time t = t2, and the utility value becomes larger by the smaller the collision risk Rk. In addition, the turning angle “−θ2” to the way point WP is shifted to the left turning side by an amount corresponding to the advance of the avoiding maneuver as compared with the case at time t = t2. Here, the range of the changing angle at which the collision risk Rk exists includes the changing angle “−θ2” to the way point WP. The veering angle "-.theta.2", there is a peak value PK1 waypoint WP for appetite Pb wp. Therefore, the influence of the peak value PK1 on the utility value increases as the collision risk Rk decreases. However, at this stage, the utility value is still the maximum at the changing course angle for maintaining the original course.
時刻ｔ＝ｔ４では、自船ＯＳの避航操船と、他船ＴＳの左側への進行とが更に進んでいる。これに伴い、時刻ｔ＝ｔ３の場合と比較して、衝突危険度Ｒｋは更に小さくなり、効用値はその分だけ大きくなる。また、ウエイポイントＷＰへの変針角“−θ３”は、避航操船が進んだ分だけ時刻ｔ＝ｔ３の場合と比較して左変針側にシフトする。時刻ｔ＝ｔ４では、衝突危険度Ｒｋは、ピーク値ＰＫ１とピーク値ＰＫ２の差分値よりも小さくなっている。その結果、変針角“−θ３”での効用値は、原針路維持の変針角での効用値よりも大きくなる。これにより、変針角“−θ３”の左変針が最適な復帰操船方法として定められ、これに基づき、ウエイポイントＷＰに向けた復帰操船が行われる。 At time t = t4, the ship's own ship OS's evacuating maneuver and the proceeding to the left side of the other ship TS are further advanced. Accordingly, the collision risk Rk becomes smaller and the utility value becomes larger as compared with the case at time t = t3. Further, the course change angle “−θ3” to the way point WP is shifted to the left course change side by an amount corresponding to the advance of the avoiding maneuver as compared with the case at time t = t3. At time t = t4, the collision risk Rk is smaller than the difference value between the peak value PK1 and the peak value PK2. As a result, the utility value at the changing course angle “−θ3” becomes larger than the utility value at the changing course angle of maintaining the original course. As a result, the left-hand changing course of the changing course angle of “−θ3” is determined as the optimum returning boat maneuvering method, and based on this, the returning boat maneuvering toward the way point WP is performed.
《選好度算出部の更なる詳細》
例えば、図２および図３に示したように、避航操船空間の最大の変針角（６０［ｄｅｇ］の右変針角および−６０［ｄｅｇ］の左変針角）に対応するウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）の値は、最大の変針角に対応する原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）の値に等しくなっている。すなわち、選好度算出部２４は、山の裾野の位置において、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）の値と原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）の値が等しくなるように、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）が傾き等を適宜調整する。
<< Further details of the preference calculation unit >>
For example, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the waypoint WP preference corresponding to the maximum course change angle (right change course angle of 60 [deg] and left change course angle of −60 [deg]) in the avoidance maneuvering space. The value of Pb wp (i, j) is equal to the value of the original course preference Pb org (i, j) corresponding to the maximum course change angle. That is, the preference calculation unit 24 sets the value of the preference Pb wp (i, j) for the waypoint WP and the value of the preference Pb org (i, j) for the original course at the position of the foot of the mountain. Then, the inclination or the like of the way point WP preference level Pb wp (i, j) is appropriately adjusted.
仮に、図３の裾野の位置で、“Ｐｂwp（ｉ，ｊ）＜Ｐｂorg（ｉ，ｊ）”の場合、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）の傾きは図３の場合と比較して急峻になる。これは、実質的に、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）に伴う操船の選択肢を予め狭めてしまうことを意味する。逆に、図３の裾野の位置で“Ｐｂwp（ｉ，ｊ）＞Ｐｂorg（ｉ，ｊ）”の場合、当該２種類の選好度は、例えば、所定の右変針角で交差する。この交差点よりも大きい右変針角では、図４の選好度として、原針路用選好度Ｐｂorg（ｉ，ｊ）ではなくウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwp（ｉ，ｊ）が適用されてしまう。このような好ましくない状況を回避するため、選好度算出部２４は、２種類の選好度の裾野の値が等しくなるように調整することが望ましい。 If “Pb wp (i, j) <Pb org (i, j)” at the base of FIG. 3, the inclination of the waypoint WP preference Pb wp (i, j) is the case of FIG. It becomes sharper than. This means that the options for maneuvering with the waypoint WP preference level Pb wp (i, j) are substantially reduced in advance. Conversely, if “Pb wp (i, j)> Pb org (i, j)” at the foot position in FIG. 3, the two types of preference degrees intersect, for example, at a predetermined right turning angle. At a right turning angle larger than this intersection, the preference point for waypoint WP Pb wp (i, j) instead of the original course preference Pb org (i, j) is applied as the preference in FIG. In order to avoid such an unfavorable situation, it is desirable that the preference calculation unit 24 adjusts the values of the bases of the two types of preference to be equal.
また、例えば、図２におけるウエイポイントＷＰへの変針角Ｃｗｐは、最大の左変針角“Ｃｍｉｎ”から最大の右変針角“Ｃｍａｘ”の範囲に収まらない場合がある。選好度算出部２４は、実際の変針角Ｃｗｐが“Ｃｍｉｎ”よりも大きい左変針角の場合には、変針角Ｃｗｐを“Ｃｍｉｎ”とみなし、“Ｃｍａｘ”よりも大きい右変針角の場合には、変針角Ｃｗｐを“Ｃｍａｘ”とみなして選好度を算出する。具体的に説明すると、選好度算出部２４は、“Ｃｍｉｎ”〜“Ｃｍａｘ”の範囲で選好度を算出する。このため、例えば、実際の変針角Ｃｗｐが“Ｃｍｉｎ”よりも大きい左変針角の場合に当該変針角Ｃｗｐをそのまま適用すると、“Ｃｍｉｎ”〜“Ｃｍａｘ”の範囲にピーク値ＰＫ１が存在しなくなり、図８に示したような動作が困難となる。 Further, for example, there is a case where the changing angle Cwp to the way point WP in FIG. 2 does not fall within the range from the maximum left changing angle “Cmin” to the maximum right changing angle “Cmax”. The preference degree calculation unit 24 regards the changing course angle Cwp as “Cmin” when the actual changing course angle Cwp is a left changing course angle larger than “Cmin”, and determines the right changing course angle when the actual changing course angle Cwp is larger than “Cmax”. , The preference angle is calculated by regarding the changing needle angle Cwp as “Cmax”. More specifically, the preference calculation unit 24 calculates the preference in the range of “Cmin” to “Cmax”. Therefore, for example, when the actual changing angle Cwp is the left changing angle larger than “Cmin”, if the changing angle Cwp is applied as it is, the peak value PK1 does not exist in the range of “Cmin” to “Cmax”. The operation shown in FIG. 8 becomes difficult.
《実施の形態の主要な効果》
以上、実施の形態の避航支援装置を用いることで、代表的には、避航操船に加えて復帰操船を実現することが可能になる。ここで、図２の選好度は、ウエイポイントＷＰ方向への復帰を念頭に置きながら避航操船を行い、ウエイポイントＷＰ方向の衝突危険度が十分に低下した段階で復帰操船を開始するという操船者の実情を反映したものと言える。このような選好度を用いることで、ウエイポイントＷＰ方向の衝突危険度がゼロではなく十分なレベルまで小さくなった段階で復帰操船を開始できるため、時間的・経済的損失の観点で効率化を図ることが可能になる。
<< Main effects of the embodiment >>
As described above, by using the evacuation support device of the embodiment, typically, it becomes possible to realize return ship maneuvering in addition to evacuation maneuvering. Here, the preference level in FIG. 2 is based on the assumption that the ship maneuvers while avoiding the return to the way point WP, and starts the return maneuver when the collision risk in the way point WP direction is sufficiently reduced. It can be said that it reflects the actual situation. By using such a preference, return maneuvering can be started when the collision risk in the direction of the way point WP is reduced to a sufficient level instead of zero, so that efficiency can be improved in terms of time and economic loss. It becomes possible to plan.
ここで、別の変形例として、例えば、図２におけるウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpのみを用いる方式も考えられる。この場合、例えば、図８の時刻ｔ＝ｔ３において、ウエイポイントＷＰ用選好度Ｐｂwpに対応する太い破線に基づいて変針角が定められることになる。ただし、この場合、例えば、図８の時刻ｔ＝ｔ３の状況から分かるように、復帰操船を開始する際の衝突危険度Ｒｋのレベルは様々なパラメータ（Ｐｂwpの傾きや、θ２の位置等）によって変動し、復帰操船の際の安全性を十分に確保できない恐れがある。 Here, as another modified example, for example, a method using only the waypoint WP preference Pbwp in FIG. 2 can be considered. In this case, for example, at time t = t3 in FIG. 8, the changing hand angle is determined based on the thick broken line corresponding to the waypoint WP preference Pbwp . However, in this case, for example, as can be seen from the situation at time t = t3 in FIG. 8, the level of the collision risk Rk at the start of restoration maneuvering various parameters (inclination or Pb wp, positions of θ2, etc.) And there is a possibility that safety at the time of return maneuvering may not be sufficiently ensured.
一方、図２の選好度を用いると、図８の時刻ｔ＝ｔ４に示したように、復帰操船を開始する際の衝突危険度のレベルを、ピーク値ＰＫ１とピーク値ＰＫ２の差分値（式（７）のβ）によって定めることができ、復帰操船の際の安全性を十分に確保することができる。また、操船者の実情の観点で、操船者は、通常、避航操船の期間で、ウエイポイントＷＰ方向への復帰を念頭に置きつつも、安全性を確保できるまで原針路・原速力を維持する考えを持っている。図２のような２個のピーク値ＰＫ１，ＰＫ２を有する選好度は、このような操船者の実情を反映したものとなっている。 On the other hand, if the preference degree of FIG. 2 is used, as shown at time t = t4 in FIG. 8, the level of the collision risk at the time of starting the return ship maneuver is determined by the difference value between the peak value PK1 and the peak value PK2 (equation). (7) β), and safety at the time of return ship maneuvering can be sufficiently ensured. Further, from the viewpoint of the actual situation of the ship operator, the ship operator usually maintains the original course and the original speed until the safety can be ensured, while keeping in mind the return to the way point WP during the avoiding maneuver. Have an idea. The preference having two peak values PK1 and PK2 as shown in FIG. 2 reflects the actual situation of such a boat operator.
なお、図２では、ピーク値ＰＫ１は、変速率１００％（原速力維持）の位置に定められたが、必ずしもこの位置に限定されない。例えば、操船者は、復帰操船を開始する際に、若干、加速することを好む場合がある。このような操船者の実情を反映して、ピーク値ＰＫ１は、例えば、１００％よりも大きい変速率の位置に定められてもよい。 In FIG. 2, the peak value PK1 is set at the position where the gear ratio is 100% (maintenance speed maintained), but is not necessarily limited to this position. For example, a ship operator may prefer to accelerate slightly when starting a return ship maneuver. The peak value PK1 may be set, for example, at a position with a gear ratio greater than 100%, reflecting the actual situation of the boat operator.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention.
例えば、選好度、衝突危険度、効用値を算出する各式は、必ずしも、前述した各式に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で、適宜、変更されてもよい。 For example, the formulas for calculating the preference, the collision risk, and the utility value are not necessarily limited to the above-described formulas, and may be appropriately changed without departing from the gist.
１０ 避航支援装置
１１ 船舶情報取得部
１３ 結果表示装置
１４ 電子海図
１５ 自動操縦装置
２０ 効用値算出部
２２ 航路設定部
２３ 操船指示部
２４ 選好度算出部
２６ 危険度算出部
３０ ＡＩＳ
３１ レーダ
３２ カメラ
３５ 方位センサ
３６ 速度センサ
３７ ＧＰＳ
４０ バンパー領域
４１，４２ リスク関数
４３ 相対針路
ＯＳ 自船
ＴＳ 他船
ＰＫ ピーク値
ＷＰ ウエイポイント
Reference Signs List 10 Evacuation support device 11 Ship information acquisition unit 13 Result display device 14 Electronic chart 15 Autopilot device 20 Utility value calculation unit 22 Route setting unit 23 Ship steering instruction unit 24 Preference calculation unit 26 Risk calculation unit 30 AIS
31 radar 32 camera 35 bearing sensor 36 speed sensor 37 GPS
40 Bumper area 41, 42 Risk function 43 Relative course OS Own ship TS Other ship PK Peak value WP Waypoint
Claims (8)
前記避航操船空間の各位置毎に、自船が避航操船を行った場合の他船に対する衝突危険度を算出する危険度算出部と、
前記避航操船空間の各位置毎に、前記選好度から前記衝突危険度を減算することで効用値を算出する効用値算出部と、
を有し、
前記選好度算出部は、ウエイポイントへの前記変針角と所定の速力への前記変速率とを組み合わせた前記避航操船空間の位置である第１の位置に第１のピーク値を有し、原針路維持の前記変針角と原速力維持の前記変速率とを組み合わせた前記避航操船空間の位置である第２の位置に第２のピーク値を有する前記選好度を算出する、
避航支援装置。 A space that combines the options of the changing angle and the speed change rate from the current situation is defined as an evacuation maneuvering space. A preference calculation unit for calculating the degree,
For each position of the avoiding maneuvering space, a risk calculating unit that calculates a collision risk with respect to another ship when the own ship performs the avoiding maneuvering,
An utility value calculating unit that calculates an utility value by subtracting the collision risk degree from the preference degree for each position in the avoidance maneuvering space;
Has,
The preference degree calculating unit has a first peak value at a first position that is a position in the avoidance maneuvering space obtained by combining the turning angle to a way point and the speed change rate to a predetermined speed. Calculating the preference degree having a second peak value at a second position that is a position in the avoidance maneuvering space in which the course change angle of course keeping and the speed change rate of original speed maintaining are combined;
Evacuation support device.
前記第１のピーク値は、前記第２のピーク値よりも大きい、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 1,
The first peak value is greater than the second peak value;
Evacuation support device.
前記選好度算出部は、前記避航操船空間上で、前記第１の位置から離れるにつれて前記第１のピーク値から低下する第１の指数関数と、前記第２の位置から離れるにつれて前記第２のピーク値から低下する第２の指数関数とを重ね合わせ、前記避航操船空間の各位置毎に、前記第１の指数関数の値か前記第２の指数関数の値のいずれか大きい方の値を用いることで前記選考度を算出する、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 2,
The preference calculation unit includes a first exponential function that decreases from the first peak value as the distance from the first position increases, and a second exponential function that decreases as the distance from the second position increases. A second exponential function falling from the peak value is superimposed, and for each position in the escape maneuvering space, the larger value of the first exponential function or the value of the second exponential function is calculated. Calculate the selection degree by using
Evacuation support device.
前記避航操船空間における最大の前記変針角に対応する前記第１の指数関数の値は、前記避航操船空間における最大の前記変針角に対応する前記第２の指数関数の値に等しい、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 3,
The value of the first exponential function corresponding to the maximum steepness angle in the avoiding maneuvering space is equal to the value of the second exponential function corresponding to the maximum staggering angle in the avoiding maneuvering space,
Evacuation support device.
前記第１の位置の前記所定の速力は、原速力である、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 1,
The predetermined speed at the first position is an original speed;
Evacuation support device.
さらに、予め記憶した予定航路に基づいて前記選好度算出部に前記ウエイポイントの情報を通知する航路設定部を有する、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 1,
Furthermore, a route setting unit that notifies the preference point calculation unit of the waypoint information based on the planned route stored in advance,
Evacuation support device.
前記選好度算出部は、前記ウエイポイントへの前記変針角が前記避航操船空間における最大の変針角よりも大きい場合には、前記ウエイポイントへの前記変針角を前記最大の変針角とみなして前記選好度を算出する、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 1,
The preference calculating unit, when the change angle to the way point is larger than the maximum change angle in the avoidance maneuvering space, considers the change angle to the way point to be the maximum change angle. Calculate preference,
Evacuation support device.
さらに、前記効用値が最大となる前記避航操船空間の位置に対応する前記変針角および前記変速率を操船方法として指示する操船指示部を有する、
避航支援装置。 The evacuation support device according to claim 1,
Further, a ship maneuvering instruction unit that instructs the changing hand angle and the speed change rate corresponding to the position of the avoidance maneuvering space where the utility value is maximum as a maneuvering method,
Evacuation support device.
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