JP5443951B2 - 航海支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、船舶の航海において、針路上の物標との位置関係を算定・表示して、安全な航海を支援する航海支援装置に関する。

通常、船舶は自船に搭載のレーダ装置、測位装置、方位検出装置などから得た情報や、他船に搭載の船舶自動識別装置（ＡＩＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｙｔｅｍ）などから得た情報に基づいて、自船及び他船の位置、速度、進行方向をレーダ装置または自動衝突予防装置（ＡＲＰＡ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒａｄａｒ Ｐｌｏｔｔｉｎｇ Ａｉｄｓ）の表示部に表示している。ＡＲＰＡでは、自船に対する他船の位置及び進行方向を表示部に表示すると共に、他船との衝突の危険が生じた場合は自動的に警報を発するようになっている。

また、自船の航行に対して、海岸線、非航路海域も障害の対象に含める場合は海図情報、非航路海域情報など航海に益する情報も必要となる。操船者は、他船、海岸線、非航路海域など自船の航行に障害となり得る障害対象（以下、障害対象候補と呼ぶ）に対して、避航すべきか否かを確認するための避航要否の確認や、避航のための針路や速度などの選定（以下、避航計画）に対する妥当性を評価し、確認することが必要になる。このため、現時点より将来の時刻における自船に対し障害となりうる他船のその他の物標の位置関係を予測するためのシミュレーション演算（以下、試行演算と呼ぶ）を行い、その結果を表示部に表示している。

従来の航海時の一般的な表示方法（以下「通常表示モード」と呼ぶ）を図２４に示す。ここでは自船Ｓを中心にしたヘディング・アップ方式による表示例を示している。通常、操船者はこのような表示画面または情報に基づいて、安全航行のための監視を行う。そして、必要に応じて、上述の避航要否の確認や、避航計画の評価または確認のための試行演算を行っている。

ところが、自船に対して遠距離にある障害対象候補、すなわち表示画面中心から離れた映像では、障害対象候補か否かについて画面を見て判定することは困難であり、近距離に至るまでは的確な判定が困難である。また、逼迫した航路では多くの障害対象候補が表示されるから、このような状況下で早期かつ的確に真の障害対象を見つけるには大きな負荷となっている。

この負荷を軽減するためにＡＲＰＡは自動的に衝突警報を発するようになっているが、自船の速度及び進行方向、レーダ装置で検知した障害対象候補の位置、および他船搭載の船舶自動識別装置から得た他船の位置、速度情報には誤差があるから、ＡＲＰＡ警報に加え、さらに別の航海支援システムがあるとよい。

操船者は、表示装置に表示された複数の映像（障害対象候補）から自船の航行に障害対象を早期かつ的確に判断し、該障害対象に対して、どの時点で、どのような変針また速度変更を行うかなどの決定をしなければならない。このような操船者の判断、決定を支援できる有効な手段が望まれる。

上述に関連する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。この技術は、図３１に示される構成と図３２に示されるフローによるもので、他船の針路及び速力と自船の針路及び速力とに基づき、自船が他船と衝突する可能性が有る領域を妨害ゾーンとして計算し、自船に対する該妨害ゾーンの距離及び方位や、妨害ゾーンに到達する時間がわかるように表示するものである。妨害ゾーンを発見した場合、回避のための試航シミュレーションとして、自船の変針、速度を入力し、その結果を表示するようにし、図３３に示されるように妨害ゾーンを回避した航路を表示させることができる。

また、特許文献２に開示の技術は、回避のための避航計画に基づいて自船が航行した場合に、所定の経過時間ごとの自船及び他船の位置を予測するための試行演算を行い、表示することによって、避航計画の妥当性を評価、確認するというものである。

特許文献２に記載の表示方法は図２８に示されるように、経過時間ｔ（ｉ）＝ｔ（０）＋Δｔ（ｉ＝１，２・・・）時間ごとに自船および他船の位置が計算され、表示される。ここで、t(0)は避航試行開始の時間、Δtは試行演算位置の演算間隔である。そして、各経過時間ｔ（ｉ）における自船および障害対象の位置の表示を更新する表示更新期間Ｔｄは、通常１から数秒に設定する。以下、図３４のように、Δｔの経過時間ごとに試行演算位置を表示する方式を連続エポック表示方法と呼ぶことにする。

他方、図３５に示すような将来時間における自船および障害対象の予測位置を計算し表示する方法が知られている。この方法における表示は、避航を開始してから所定の単一の経過時間のみにおける自船及び障害対象の予測位置を表示するものである。以下、このような表示方法を単一エポック表示方法と呼ぶことにする。

なお、所定の経過時間は、通常、船体に関する先験情報として予め記憶された回頭率（変針率：度／秒）や変速率（ノット／秒）などの特性値によって決まる時間に固定される。具体的には、現在針路と避航のために設定した針路の差を回頭率で割ることで回頭完了時間を推定し，また現在船速と避航のために設定した船速の差を変速率で割ることで変速完了時間を推定し、回頭完了時間と変速完了時間の長い方の時間を所定の経過時間として決定される。

特開２００５−２８９２８４ 特開平９−２８７９７６

まず特許文献１に開示の発明は、避航すべき障害対象の有無の検知や避航計画を策定が容易になるものの、妨害ゾーンの距離及び方位や、妨害ゾーンに到達する時間がわかるだけで途中の自船と他船との位置関係が把握できない。従って、策定された避航計画（針路、速度の設定）がどの程度の安全度で回避できるか否かの妥当性を確認するのに十分でない。

また、特許文献２に開示の発明は、自船及び障害対象の位置の動的関係を時々刻々に表示する連続エポック表示方式であるために、自船及び障害対象の相対位置が画面上で視覚的に把握できる点、および経過時間Δtや表示更新期間Ｔｄを任意に設定できる点で優れている。

しかしながら、操船者にとって最も慎重に安全を確認すべき時間の前後、すなわち、自船Ｓと障害対象Ｔ1が最接近することが予想される将来の時刻とそのときの距離等情報を得るために、当該時刻の前後における試行演算（シミュレーション）が困難という問題がある。

また、任意の将来の時刻を設定して当該前後における自船、物標等の位置を算出して表示させようとすると、試行演算の間にも自船や物標は刻々位置等を変化させるので、将来の時刻における自船等の位置の結果と本来の位置とが乖離してしまうおそれもある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操船者が避航の必要性を判断するために現状の航行条件に対して、また避航のために設定した避航計画（針路、船速、変更時間などの避航条件）に対して、操船者の関心のある時刻を設定して当該時刻における自船および障害対象の位置を試行演算するものである。この際、自船の位置情報、および自船以外の物標との位置関係を可能な限り、新しい情報に基づいて算出し、表示できる航海支援装置、方法等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の航海支援装置は、自船及び自船以外の物標の外部装置からの情報に基づいて、自船及び自船の航行に対して障害が予想される障害対象物標の少なくとも位置、航行速度及び進行方向を含む自船および障害対象物標の航行情報を生成する情報生成部と、自船と障害対象物標の所定の経過時間後の位置関係を試行演算するために必要な試行演算データを入力する入力部と、航行情報および試行演算データに基づいて、試行演算を行う試行演算部と、航行情報又は試行演算部の出力に基づいて表示データを生成する表示制御部と、表示制御部からの表示データを表示する表示部とを備えており、試行演算部は、現状又は避航時の航行条件に対して、試行開始から経過時間が入力されるたびに、経過時間における位置関係を計算し、表示部はその位置関係を表示することを特徴としている。

ここで、試行演算部は、位置関係を計算する前に自船の情報又は移動物標の情報を取得することようにしてもよい。さらに、自船の情報と移動物標の情報をそれぞれ取得するか否かを決定する情報取得制御手段を備えるようにしてもよい。また、移動物標のみならず時間により位置が変化しない固定物標を含んでもよい。

本発明の航海支援装置は、位置関係と、あらかじめ定められた警戒条件とを対比して、警戒条件に該当する場合には警戒信号を出力する警戒判定手段を備えるようにすることもできる。表示部はこの警戒信号に基づいて位置関係が警戒条件に該当する経過時間における物標を、経過時間以外における物標に対する表示と識別可能な形態で表示するようにしてもよい。

また、本発明は、前記課題を解決するために以下の構成によることもできる。すなわち、本発明は、自船及び他船の外部装置からの情報に基づいて、自船と自船の航行に対して障害が予想される障害対象の少なくとも位置、航行速度、進行方向を生成する情報生成部と、前記自船と前記障害対象の所定の経過時間後の位置関係を試行演算するために必要なデータを入力する入力部と、前記情報生成部および前記入力部の出力に基づいて、前記試行演算を行う試行演算部と、前記情報生成部または前記試行演算部の出力に基づいて表示データを生成する表示制御部と、前記表示制御部からの表示データを表示する表示部とを備え、前記試行演算部においては、現状または避航時の航行条件に対して、試行開始から前記経過時間を入力するたびに、該経過時間における前記位置関係を計算し、前記位置関係を表示部に表示する。

このような構成により、自船及び障害対象となりうる物標（海岸や陸地などの固定物標を含む）の将来の位置計算を行う時間を所定の期間ごとに自動的に更新し、その更新ごとの結果を表示するのではなく、操船者が設定した時間に対して前記位置計算行い、その結果を表示するようにする。操船者は関心のある時刻を設定してその前後における自船及び障害対象の位置関係が操船者の要望する期間、判定できるようになる。

また本発明は、自船及び障害対象の位置の試行演算と共に、自船と障害対象との少なくとも最接近時間または最接近距離のいずれかを計算し、該計算値を位置関係の表示と共に表示する。これにより、操船者は視覚的に加えて数量的に自船と前記障害対象との位置関係が把握することができる。

また本発明は、前記経過時間を入力するたびに、直近に入力した経過時間における前記位置関係の表示と、過去の経過時間における前記位置関係の表示が色相、彩度または明度のいずれかで識別できるように表示することを特徴とする。これにより、操船者は自船と障害対象の時間経過に対する位置関係も合わせて把握できるので、避航要否を確認や避航計画の確認がより的確に行うことができる。

本発明によれば、操船者が最も関心の高い時刻、及びその前後における自船及び障害対象の位置関係について、操船者の要望する期間を設定して判定できるようになる。

本発明の航海支援装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第１の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。 本発明の航海支援装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第２の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。 本発明の航海支援装置の第２の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係を示すタイムチャートである。 本発明の航海支援装置の第２の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係で取得条件を変えた場合のタイムチャートである。 本発明の航海支援装置の第３の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第３の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。 本発明の航海支援装置の第３の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係を示すタイムチャートである。 本発明の航海支援装置の第３の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係で取得条件を変えた場合のタイムチャートである。 本発明の航海支援装置の第４の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第４の実施の形態における自船／物標情報取得部の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第４の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係を示すタイムチャートである。 本発明の航海支援装置の第５の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第５の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。 本発明の航海支援装置の第６の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第６の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。 本発明の航海支援装置の第６の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係を示すタイムチャートである。 本発明の航海支援装置の第６の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係で取得条件を変えた場合のタイムチャートである。 本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第１の表示例である。 本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第２の表示例である。 本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第３の表示例である。 本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第４の表示例である。 本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第５の表示例である。 本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第６の表示例である。 本発明の航海支援装置の第７の実施例の構成を示す図である。 本発明の航海支援装置の第７の実施例による表示例を示す図である。 本発明の航海支援装置の第７の実施例による別の表示例を示す図である。 従来の航海時の一般的な表示方法（通常表示モード）による表示例を示す図である。 従来の航海支援装置の構成を示す図である。 従来の航海支援装置の自船位置を算出するフローを示す図である。 従来の航海支援装置による自船位置の演算試行結果を示す図である。 従来の航海支援装置による連続エポック表示による表示例を示す図である。 従来の航海支援装置による単一エポック表示による表示例を示す図である。

(第１の実施の形態)
本発明の航海支援装置、方法、プログラムの実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。

図１は、本発明の航海支援装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。本発明の航海支援装置は、最も基本的な構成として、将来の自船の位置等の情報を算出する時刻を設定する算出時刻設定部１２と、設定した各算出時刻における自船の位置等の情報の算出に必要な所定の時刻における自船の情報を取得する自船情報取得部１３と、ここで取得された自船情報に基づいて上記各算出時刻における自船の位置等の情報を算出する試行情報算出部１５により構成される。図１は、試行条件入力部１１を備えた構成であるが、これらについては後述する。

図２は、本発明の航海支援装置の第１の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。まず算出時刻設定部１２では、算出時刻を設定する。算出時刻は、航海する上で必要な将来の知りたい時刻における自船の位置等を算出するためのものである。通常は１時点でなく自船の移動や針路の変化の様子を知る必要がある複数時点（図中、ｔｃ＝ｔｃ０，ｔｃ１，ｔｃ２，・・・）が設定される。

ここでいう時刻は、ある月日における絶対的な時刻、すなわち１３時４５分５６秒でもよいし、現時点、あるいはある基準時刻から見て所定の時間を経過した後の相対的な時刻でもよく、算出するタイミングを意味する。

試行条件入力部１１では、例えばある基準となる時刻Ｔ（現在時刻）において、何秒後の自船の位置を表示させたいかが決められ、この時間が入力される。もちろん、現在時刻を基準とした時間で算出時刻を決めてもよいし、絶対的な時刻で入力するようにしてもよい。これが算出開始時刻となる。

さらに、算出開始時刻後、何秒間隔でその後の自船の位置を表示させるかの算出時間間隔が入力されると、算出時刻設定部１２で算出開始後の算出時刻（ｔｃ＝ｔｃ０，ｔｃ１，ｔｃ２，・・・）も併せて設定される。なお、算出時間間隔ｔｉを一定にして、例えば６０秒の一定間隔というように入力してもよいが、トラックボールなどの外部入力装置を用いて、外周の移動距離と時間間隔を対応させて、適宜に算出時刻開始後の任意の時刻における各算出時刻を決めるようにしてもよい。

他方、自船情報取得部１３では、所定の自船情報取得時刻毎に自船情報を取得する。自船情報は、設定された各算出時刻における自船の位置等の算出、表示に必要な情報で、具体的には、自船の位置、船速および船針等の情報である。これらに限らず、船速等が変化する場合でそれらの情報がわかっている場合にはこれらの情報も取得することもある。

これらの自船情報は、ＧＰＳ情報や自船による方位情報や船速、船針情報などがあげられる。これらの情報は、あらかじめ定められた時刻、例えば所定の周期や絶対的な時刻において取得され、試行情報算出部１５に出力される。あるいは、試行情報算出部１５からの要求に応じて取得、出力されるようにしてもよい。

試行情報算出部１４では、自船情報に基づいて算出時刻設定部１２で設定された各算出時刻における自船の位置、あるいは船速、船針などの航海に必要な情報を試行情報として算出する。ここで、あらかじめ設定された各算出時刻における試行情報を一度に算出して表示させるのであれば、試行情報算出部１５は、ある時刻において取得されたのと同じ自船情報に基づいて算出すればよい。

しかしながら、航海では自船はもちろん、自船以外の物標の動きも算出、表示させながら自船との相対的な位置、方位などの関係を観察する。そして、自船の条件を変えながら試行演算を繰り返すことが多い。また、各算出時刻に対応した自船等の位置を一度に算出するのではなく、所定の時間をおきながら算出する場合もある。例えば、各算出時刻における自船の位置を所定の時間間隔（以下「表示時間間隔」という。）をおきながら表示させたい場合もある。

このような場合でも刻々変化する自船や物標の位置等を加味し、将来の時刻における自船等の位置の結果と本来の位置との乖離を少なくする必要がある。本発明によれば、各算出時刻における自船の位置等の情報を算出するに当たってそのとき必要な時刻を基準として、最も新しく取得された自船情報に基づいて上記自船の位置等の情報を試行演算することができるので、上記乖離を低減させることができる。
（第２の実施の形態）

次に、本発明の航海支援装置の第２の実施の形態について説明する。

図３は、本発明の航海支援装置の第２の実施の形態の構成を示す図であり、図４は試行条件入力から表示までの流れを示すフローチャートである。

基本構成は図１に示す第１の実施の形態と同じであるが、自船の位置等の必要情報を表示する表示部２６と、表示部２６に表示させる表示時刻を設定する表示時刻設定部２５とを備えている。表示時刻（ｔｍ＝ｔｍ０，ｔｍ１，ｔｍ２，ｔｍ３，・・・）は、自船が航海（航行）を続けた場合の将来の位置等を試行演算により算出し、その算出結果を表示する時刻を意味する。

図５を参照して、算出時刻ｔｃと表示時刻ｔｍと自船情報を取得すべき時刻（以下「自船情報取得時刻」という。）ｔｄとの関係について説明する。第１の実施の形態と同様に、試行条件入力部２１で所定の情報が入力され、算出時刻設定部２２に知りたい将来の自船の位置等の算出時刻ｔｃ＝ｔｃ１・・・が設定される。自船の位置を表示する表示時刻ｔｍｉ（ｉ＝０，１，２・・・）は、各算出時刻ｔｃｉにそれぞれ対応している。

ここで、本発明の航海支援装置では、基準時刻Ｔ＝０で自船情報、すなわち算出時刻ｔｃにおける自船の位置を算出するのに必要な自船の位置や船速、船針情報を取得する。しかしながら、自船情報をいずれの表示時刻ｔｍにおける自船の位置の算出に用いるのではない。例えば、表示時刻ｔｍ１０がすでに基準時刻ｔｄ＝０から所定の時間を経過し、その時点での自船の位置等がすでに大きくずれてしまっていることも考えられる。そこで、本発明では表示時刻ｔｍ１０に対応する算出時刻ｔｃ１０における自船の位置を算出するのに必要な情報を改めてこの表示時刻ｔｍ１０の直前に取得し直すのである。この時点、すなわち自船情報取得時刻ｔｄ＝ｔｍ１０（実際には算出に所定の時間を要するのでｔｄはｔｍ１０より少し前になる。）で取得された自船情報に基づいて算出時刻ｔｃ１０の自船の位置が算出され、表示されることになる。

次に、自船情報取得時刻ｔｄの設定を変えた実施の形態について図６を参照して説明する。図６の場合も航海支援装置の基本構成は、図３に示される本発明の第２の実施の形態と同じである。図５では、ある時間を経過したｔｍ１０の時刻で改めて自船情報を取得しているのに対して、図６に示す実施の形態では各表示時刻ｔｍ１，ｔｍ２・・・に対応させて刻々自船情報を取得している点で異なる。図６に示すような自船情報取得時刻ｔｄを設定する方が各表示時刻における自船の位置の精度をより向上させることができる。

なお、ここでは算出、表示する対象として位置のみを取り上げて説明したが、自船の船速や船針を算出し、位置情報と併せてベクトル表示するようにしてもよい。特に、後述する第６の実施の形態のように、自船の目標速度や目標方位を変更して試行演算し、その結果を表示させる場合には有益である。
（第３の実施の形態）

次に、本発明の航海支援装置の第３の実施の形態について、図７〜図１０を参照して説明する。図７は、本発明の航海支援装置の第３の実施の形態の構成を示す図、図８は、本発明の航海支援装置の第３の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。

図７からわかるように、第３の実施の形態においても、試行条件入力部３１、算出時刻設定部３２、自船情報取得部３３、試行情報算出部３４、表示時刻設定部３５、表示部３６は第２の実施の形態と同様である。第２実施の形態では、自船情報取得部３３に加え、自船以外の物標の情報を取得する物標情報取得部３７を備えている点で第２の実施の形態と異なる。物標情報取得部３７は、自船以外の物標、例えば他船や港湾などの陸地の情報を取得する。図８に示されるように、フローも物標情報を取得する工程が追加されるだけで、第２の実施の形態とほぼ同様である。

物標に関し取得する情報は、位置のほか、他船など移動物標の場合にはその移動速度や移動方向なども取得する。取得の具体的な部は、例えば、自船のレーダによる探知、ＡＩＳ情報などがある。また、固定物標であればあらかじめ海図チャートなどをメモリに記憶するだけでよい。

図９および図１０はそれぞれ、本発明の航海支援装置の第３の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係を示すタイムチャートである。図９、図１０は、第２の実施の形態におけるタイムチャートを示す図５、図６にそれぞれ対応している。本実施の形態では、自船情報に加えて、物標情報取得部３７により物標情報が取得される点である。

図９では基準時刻ｔｄ＝０で自船情報が取得された後、ｔｄ＝ｔｍ１０で再び取得され自船情報が更新されている。同様に、ｔｄ＝０で物標情報が取得されているが、ｔｄ＝ｔｍ１２で再び取得され更新されている。

この実施の形態では、ｔｄ＝０からｔｍ９の各表示時刻における対応する算出時刻ｔｃ０からｔｃ９までのそれぞれに対しては、自船、物標ともにｔｄ＝０で取得された自船および物標情報を用いて自船および物標それぞれの位置が算出される。表示時刻ｔｃ１０およびｔｃ１１に対しては、自船はｔｍ１０で更新された自船情報が、物標についてはｔｍ０のそれが用いられる。ｔｍ１２以降については、自船、物標ともにｔｍ１２で更新された自船情報、物標情報が用いられる。なお、ここでは、自船情報取得時刻と物標情報取得時刻が互いに相違する場合を例に挙げたが、同じ時刻であったもかまわない。

図１０に示すタイムチャートは、図６で示した第２の実施の形態と同様、各表示時刻ｔｍｉに対応してその都度自船情報、物標情報を取得するものである。随時更新された物標情報が得られるのであれば、この方が各算出時刻における位置等の精度を向上させることができる。
（第４の実施の形態）

図１１は、本発明の航海支援装置の第４の実施の形態の構成を示す図、図１２は自船情報取得部４３、物標情報取得部４７の構成をより具体的に示した図である。自船情報取得部４３、物標情報取得部４７の構成を除いては、第４の実施の形態の構成は第３の実施の形態の構成と同様である。

第４の実施の形態では、自船情報取得部４３、物標情報取得部４７はそれぞれ自船情報入力部４３１と自船情報記憶部４３２、物標情報入力部４７１と物標情報記憶部４７２を備えている。自船情報入力部４７１は自船の情報を、物標情報取得部４７１は物標情報を適宜のタイミングでそれぞれ取得する。

自船情報を取得する具体的な部としては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、自船による設定船速、船針情報などがある。また、物標情報については、他船については、自船のレーダによる探知情報、他船からのＡＩＳ等による情報がある。陸地などの固定物標の場合には、海図チャートなどがある。これらの情報は、それぞれが必ずしも同じタイミングで取得される必要はなく、それぞれに都合のよりタイミングで取得される。取得された自船情報、物標情報はそれぞれいったん自船情報記憶部４３２、物標情報記憶部４７２に記憶される。

自船情報記憶部４３２、物標情報記憶部４７２にそれぞれ記憶された自船情報、物標情報は、図１２、図１３に示されるように、試行情報算出部４４からの要求に従ってオンデマンドで最新の情報が出力される。このようなバッファメモリを用いた構成を採用することにより、複数の情報源がある場合でも、それぞれに都合のよいタイミングで必要な情報を取得し、それぞれの最新の情報に基づいて試行情報を算出することができるようになる。
（第５の実施の形態）

次に、本発明の航海支援装置の第５の実施の形態について、その攻勢を示す図１４およびフローを示す図１５を参照して説明する。

第５の実施の形態は、図７に示す第３の実施の形態と対比して、基準情報更新部５８を備えている点で相違する。第３の実施の形態は、設定された表示時刻に拘わらず予め定められた条件に従って自船情報等を取得する。これに対して、第５の実施の形態では、設定される表示時刻ｔｍの条件により、新たに自船情報等を取得すべきかを判断の上、必要な場合には取得する。例えば、トラックボールなどを用いて適宜算出時刻を設定しながら表示させる場合に、近接した表示時刻の場合には新たに取得しても自船の位置や船速にあまり変化がない場合がある。このような場合には、無用な情報を取得しないようにすることができる。
（第６の実施の形態）

続いて、図１６および図１７を参照して、本発明の航海支援装置の第６の実施の形態について説明する。図１６は、本発明の航海支援装置の第６の実施の形態の構成を示す図、図１７は第６の実施の形態における位置情報算出のフローを示す図である。

図１４に示す第５の実施の形態と対比して、第６の実施の形態は、さらに自船航行設定部６９を備えている点で相違する。図１６において、自船航行設定部６９では、任意の時刻に自船に関する目標速度、目標方位などの航海に必要な情報を入力することができる。また、この目標速度、目標方位に向けて自船の速度、船針を現時点からどれだけ遅延させて開始するかなどの情報も入力することができる。

一方、目標速度、目標方位を設定した場合に、それだけの加減速度、および針路の変更率で変化させるかについても設定する必要がある。これは通常は船舶ごとに固有の値を保持しており、通常あらかじめ登録されている。

図１７に示すフローは、目標速度、目標方位などの航海情報が変更された場合には、試行情報算出部６４がこれらも加味して所定の算出時刻ｔｃにおける自船の位置等を算出することを示している。

図１８および図１９はいずれも、本発明の航海支援装置の第６の実施の形態における航海の設定、位置算出の時刻、および表示の関係を示すタイムチャートである。図１８、図１９は、本発明の航海支援装置の第３の実施の形態におけるタイムチャートを示す図９、図１０とそれぞれ共通している。

第３の実施の形態では、算出時刻およびその結果の表示時刻については適宜に試行条件入力部３１で変更させながら試行演算する。しかしながら、自船の目標速度、目標方位などの航海情報については、試行演算中に結果的に変化する場合は除いて、自らの設定を変更させて試行演算することは予定していない。これに対して、第６の実施の形態では、算出時刻および表示時刻に加え、自船航行設定部６９により自船の航海情報の設定を変更しながら試行演算することができる。この場合でも、自船および物標の位置等の情報を常に更新しながら位置等の必要情報を算出するので、試行演算に時間を要する場合でもその精度を向上させることができる。

なお、第６の実施の形態では、説明をわかりやすくするために、第３の実施の形態と対比させて説明したが、自船航行設定部６９は他の実施の形態、例えば第４や第５の実施の形態に付加してもよい。

次に、本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）の試行演算の結果について、図２０〜図２６に示す本発明の航海支援装置による表示例を参照して説明する。ここでは、図１１に示した本発明の航海支援装置の第４の実施の形態による結果について説明する。なお、図２０〜図２６の各図の中央に表示されているのは島であり、あらかじめ海図チャートにより航海支援装置に位置が記憶されている。

図２０は、本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第１の表示例である。図２０において、基準時刻（現在時刻）Ｔ＝０において、自船は図中の左下に、他船は図中の右上にある。そして、自船は右上に向かって、他船は左下に向かって航行しているものとする。

図１１において、試行条件入力部４１により基準時刻から１０分後、６０秒間隔で８分間に亘って自船と他船の双方の位置を試行演算し、その結果を現在時刻から５秒間隔で表示させるように条件設定したものとする。

最初に、算出時刻ｔｃ１＝６００ｓｅｃ（基準時刻Ｔ＝ｔｃ０＝０とし、この時点からの経過時間で表示することにする。）のにおける自船、他船双方の位置を算出し、すぐさま結果を表示させるために、基準時刻、すなわち現時点での自船の位置、船速、船針の自船情報を自船情報取得部４３によって取得する（図中、◆で示される表示に対応した時刻）。ここでは、自船の位置はＧＰＳによって、船速、船針はそれぞれ自船で設定されている情報によって取得する。また、他船の位置、移動速度、移動方向はレーダとＡＩＳにより取得する。

最初の表示後、５秒間隔で次の６０秒毎に自船、他船の位置が試行演算され表示される。ここでは、次の１０秒後の表示、すなわち、最初の情報取得から１０秒後に改めて必要な自船、他船の情報がそれぞれ取得される（図中の左下から２番目に示される◆）。新たに取得された情報に基づいて１０秒後、およびその次の１５秒後の表示に自船、他船の位置が算出される。以下同様に、自船情報、他船情報の取得の時刻とそれに基づいた試行演算が繰り返される。

当該時刻における試行演算に必要な自船情報等が取得されないで算出された位置は、図では●で示されている。本表示例は、自船情報の取得時刻（１０秒周期）と他船情報の取得時刻（２５秒周期）が異なっている場合を示している。

図２０に示されるように、自船および他船の現在時刻を起点として６００秒後から６０秒間隔で１０８０秒後までの位置関係の結果が５秒間隔で順次表示部１６に表示される。この試行演算の結果から、現在時刻から概ね８４０秒後に右上から航行して来る他船と再接近距離（ＣＰＡ）の位置関係になることがわかる。

図２１は、本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第２の表示例である。

図２１は、図２０で得られた結果をもとに、さらに再接近時間（ＴＣＰＡ）近傍に着目して試行演算した場合の結果の表示例を示している。ここでは、現在時刻から６９０秒後を試行演算の開始時刻とし、３０秒間隔で試行演算を繰り返している。８１０秒後にＴＣＰＡを迎えることがわかる。

図２２は、本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第３の表示例である。

図２２は、図２１に示される試行演算の結果に基づいて、自船の目標方位を変更して試行演算した結果を示している。ここでも、試行演算を再度行うに当たって、改めて自船情報等の取得を行っている。図中◇で示されるのは、図２１で示す試行演算の際に用いた自船情報に基づいて、条件だけを変えて試行演算した場合の結果を示している。

実際には、改めて試行演算する際にすでに実際の自船の方位も変化しているとすると、図に示すように、改めて試行演算した結果との間に齟齬を生じることになる。本発明の航海支援装置によれば、試行演算中も最新の位置情報を得ながら自船および物標の位置等を算出しているので、より精度の高い試行演算が可能になる。

図２３〜図２５は、本発明の航海支援装置による自船と物標（他船）との位置関係を示す第４〜第６の表示例である。図２３〜図２５に示す表示例は、図１１に示す本発明の３の実施の形態による構成を基本とし、図１６に示す自船航行設定部６９を備えた構成による試行演算の結果を示している。

図２０〜図２２に示した表示例では、算出時刻の設定は、あらかじめ案出の開始時刻と時間間隔を定めこれを入力することにより行っている。これに対して、第４〜第６の表示例では、トラックボールを用いてこれを外力によって回転させ外周の移動距離に対応させて算出時刻や時間間隔を設定し試行演算している。このように、トラックボールを用いて任意の算出時刻を設定しながら、さらに自船航行設定部で自船の目標船速や目標方位を設定しながら試行演算を行った結果を図２０〜図２２は示している。

図２３、図２４はそれぞれ、図２０、図２１に示した試行演算と同じ算出時刻等の条件で行った結果を示している。図２４に示す試行演算は、図２３に示す試行演算の結果をもとに、ＣＰＡ近傍を詳細に調べるために、算出時刻の時間間隔を半分にして試行演算した結果を示している。

図２４では、５秒間隔毎の表示において２回分の表示毎に自船情報を、３回の表示毎に他船情報をそれぞれ取得して試行演算を行っている。これに対して、図２５に示す表示例では、表示に必要な試行演算毎に自船、物標双方の情報を取得している。トラックボールにより随時次の表示を決めて自船等の位置を算出する場合にでも、最新の自船、他船情報に基づくので、より精度の高い試行演算ができるようになる。
（第７の実施の形態）

さらに、以下に本発明の航海支援装置の第７の実施の形態について、図２６を参照して説明する。

図２６において、７０は航海支援装置であり、情報生成部６１、入力部７２、試行演算部７３、表示制御部７４、表示部７５で構成される。

情報生成部７１は自船と障害対象候補となる物標等の位置、速度、進行方向を生成する。ここで、自船と障害対象候補の位置は、それぞれ絶対位置で生成し管理するか、障害対象候補の位置を自船に対する相対的な位置として生成し、管理することもできる。絶対位置で管理する場合、自船位置及び速度は例えばＧＰＳ測位装置からのＧＰＳ情報８３を用いて、また他船の位置は、他船から受信したＡＩＳ情報８２に基づいて生成することができる。

また、自船に対する相対位置で管理する場合、レーダ情報５１に基づいて障害対象候補の位置を生成できる。この場合、自船の速度ベクトルは例えばＧＰＳ情報８３とコンパス装置からの方位情報８４を用いて生成する。そして、障害対象候補のなかで他船の速度ベクトルはＡＩＳ情報８２から得ることがきる。また、他船の速度ベクトルは自船の速度ベクトルとレーダ情報８１から得られた障害対象候補の時間変化に基づいて生成してもよい。

海岸線や非航路海域などの動かない障害対象候補の位置は海図情報に基づいて生成できる。ここで、レーダ情報８１はＡＲＰＡからの得た情報とするか、レーダ情報８１と併用してもよい。ＡＲＰＡからの情報を使用する場合は、衝突警報などの情報が含まれるときは、これらの情報を情報生成部８１経由で表示制御部６４に送出するようにしてもよい。

入力部７２は、情報生成部７１からの情報に基づいて任意の将来時間における自船と他船の位置関係を予測するための試行演算を行うことを要求する試行演算要求信号、試行演算時からの経過時間、避航計画のための避航条件などの情報を入力設定するところである。ここで、試行演算時からの経過時間の入力は例えば、トラックボールなどの入力装置を用いることによって、自船の障害対象との回避状態（最接近距離及びその時間）を容易かつ早期に観察できるようになる。

また、入力部７２において、情報生成部７１からの障害対象候補の中から、試行演算を行う障害対象を限定するための障害対象を選択的に抽出するための障害対象選定情報を入力するようにしてもよい。また、この障害対象選定情報は表示部７５の表示画面で入力するようにしてもよい。

試行演算部７３は、入力部７２からの試行演算要求信号を受信すると、情報生成部７１からの情報に基づいて、現在時刻からの任意の経過時間における自船と障害対象との位置関係の試行演算を行う。また、試行演算部７３は自船と障害対象候補との位置関係の他に、最接近距離や最接近時間も合わせて計算し、表示するようにしてもよい。なお、試行演算部７３における試行演算は、操船者による試行演算要求信号を受けて開始してもよいが、例えばＡＲＰＡなどの外部情報に基づいて発せられた信号を受けて開始するようにしてもよい。

表示制御部７４は、試行演算結果を表示する試行演算表示モード場合、試行演算部７３において演算された自船と障害対象との位置関係を表示するための表示データ及びその制御信号を生成する。そして、通常表示モードの場合は情報生成部７１で生成された情報を表示するための表示データ及びその制御信号を生成する。

表示部７５は試行演算表示モードまたは通常表示モードに応じて制御部７４で生成された表示データを表示する。試行演算表示モードにおいて、経過時間を入力するたびに、直近に入力した経過時間における自船と障害対象との位置の表示と、過去の経過時間における位置の表示が色相、彩度または明度のいずれかで識別できるように表示するようにしてもよい。但し、この場合には、試行演算部７３または表示制御部７４において、入力ごとの経過時間に対する試行演算結果を記憶するようにし、表示制御部７４は各経過時間の試行演算結果が識別できるように制御機能を付加する必要がある。

すなわち、自船Ｓと障害対象Ｔ1を詳細に観察できるようにするためには、Δtを小さく設定する必要がある。一方で、Δtを小さくすると操船者にとって最も関心の高い時間が試行開始よりかなり先のt(ｉ)である場合、試行演算が開始してからその時間経過まで待たないと、避航計画の妥当性が評価できない。この待ち時間は（t(ｉ)／Δt×表示更新期間Ｔｄ）で決まる。輻輳海域においてその時間の到来まで、表示画面を凝視することは困難である。この待ち時間を小さくするためには表示更新期間Ｔｄを小さくしなければならない。こうすると、操船者にとって最も興味ある時間は減少できるものの、その経過時間t(ｉ)における試行位置は僅かな表示時間しか表示されないためにゆっくり観察できない。

なお、この欠点を回避するために避航の試行演算の途中で経過時間Δtや表示更新期間Ｔｄを変更することが考えられる。しかし、この変更は変更前後での表示が不連続となり反って評価しづらくなることから好ましくない。

ところで、単一エポック表示方法では、船体に関する先験情報として予め記憶された回頭率（度／秒）や変速率（ノット／秒）などのデータによって決まる時間後の試行位置しか計算されず、その前後における自船と障害対象の相対位置関係が表示できないために、操船者にとって最も興味ある時間（または場所）において、どの程度安全に回避できるかについて正確に評価、確認することができない。

また、従来のＡＲＰＡは自船の航行に対して障害を自動的に検出し、検出時に警報を発令又は表示するから、操船者はこの警報の発令を受けてから回避処置を行うことになる。このため、障害となるか否かの操船者の判断ができないのみならず、回避を要する障害対象の検知はＡＲＰＡの障害の検出性能に大きく依存することになる。

次に、試行演算結果の表示例を図２８及び図２９を参照して説明する。図２７は、ｔ０エポックで、自船Ｓが進行φs、速度Ｖｓで航行し、他船Ｔ１が進行φ１、速度Ｖ１で航行しているときの避航要否を確認するための試行演算結果の表示例である。避航要否の確認のための試行演算の際、通常、操船者は最も興味ある経過時間入力値を知っていない。今、操船者は経過時間t1を入力したとする。経過時間ｔ１における自船Ｓと他船Ｔ１の位置（関係）からは衝突するか、またはどの程度の距離で回避できるかは判定できない。

このような場合、本発明では経過時間の入力値ｔ１に引き続き、ｔ２、ｔ３と入力することによって、試行演算部７３はｔ２、ｔ３に対応した自船Ｓと他船Ｔ１の位置の試行演算を行い、その演算結果を表示する。この結果、自船Ｓが他船Ｔ１と衝突するか、またはどの程度の距離で回避できるかを視覚的に容易に判定することができるようになる。

図２８の場合では、ｔ０エポックより、ｔ２時間経過後に最接近することが視認できる。また、図２８には示していないが、自船Ｓと他船Ｔ１の最接近距離およびその時間も試行演算部１３で求めるようにして、それらを表示部６５に表示するようにしてもよい。なお、経過時間の入力値は連続的に、または所定の時間幅で離散的に設定するようにしてもよい。

避航要否の確認のための試行演算の結果、回避のために避航計画のための試行演算を行う必要がある場合は、自船針路、自船速度および試行開始時間などの少なくともいずれかを入力し、その変更設定した変数に対して、各経過時間における他船Ｔ１および自船Ｓを演算し、その結果を表示部７５に表示する。

図２７は、ｔ０エポックからの経過時間ｔ１を試行開始時間とし、該試行開始時間に自船針路をφs１からφsに変更させた場合における避航計画のための試行演算結果の表示例である。この場合、経過時間はｔ０エポックからの経過時間、または試行開始時間からの経過時間のいずれかとして設定することができる。

避航計画のための試行演算の場合も、避航要否の確認ための試行演算の場合と同じように、任意値に設定可能な経過時間に対して他船Ｔ１および自船Ｓの位置を演算し、それらの位置を表示できるようにする。この結果、避航計画の設定およびその妥当性の確認が容易となる。

図２８では、ある試行開始時間の設定値ｔ１に対して、ｔ２、ｔ３の経過時間の試行演算結果を示している。少なくとも自船針路、自船速度、試行開始時間のいずれかを連続的にまたは離散的に設定した値に対して他船Ｔ１および自船Ｓの位置を演算し、それらの位置を表示することができる。

図２７、図２８では、試行演算開始後の自船および障害対象の位置は経過時間ごとに偏移するように表示している。これに対して、図３０に示すように、常に表示中心を自船位置とし、自船に対する経過時間ごとの障害対象の位置を表示するようにしてもよい。

本発明によれば、例えば、ＡＲＰＡのような外部装置からの避航警告（他船妨害ゾーンを含む）情報に頼らずに、操船者自身の判断によって、避航要否を確認または避航計画の確認ための試行演算が実施できる。

また、本発明によれば、例えば、トラックボールなどの入力装置を用いて操船者の興味ある時間を入力することによって、任意の経過時間及びその前後の時間における自船および障害対象の位置関係が簡単かつ早く、その結果を表示できる。

また、本発明によれば、操船者は表示画像から、障害対象を選択的に抽出し、該抽出障害対象に対して避航要否の確認ための試行演算を行い、表示することによって、避航要否の判定がしやすくなる。

また、本発明によれば、自船の針路、船速、変更時間などの種々の組み合わせによる避航計画に対しても、操船者が最も興味ある経過時間、及びその前後における自船及び障害対象の位置を計算し、その結果を表示できるから、早く且つ最適な避航計画を決定することができる。

１１，２１，３１，４１，５１，６１ 試行条件入力部
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 算出時刻設定部
１３，２３，３３，４３，５３，６３ 自船情報取得部
１４，２４，３４，４４，５４，６４ 物標情報取得部
１５，２５，３５，４５，５５，６５ 試行情報算出部
２６，３６，４６，５６，６６ 表示部
３７，４７，５７，６７ 物標情報取得部
４７１ 物標情報入力部
４７２ 物標情報記憶部
５８，６８ 情報取得制御部
６９ 自船航行設定部
７１ レーダ情報
７２ ＡＩＳ情報
７３ ＧＰＳ情報
７４ 方位情報
７５ 海図情報
８０ 航海安全支援表示装置
８１ 情報生成部
８２ 入力部
８３ 試行演算部
８４ 表示制御部
８５ 表示部

Claims (12)

1. 自船及び自船以外の物標の外部装置からの情報に基づいて、自船及び自船の航行に対して障害が予想される障害対象物標の少なくとも位置、航行速度及び進行方向を含む自船及び障害対象物標の航行情報を生成する情報生成部と、
   前記自船と前記障害対象物標の所定の経過時間後の位置関係を試行演算するために必要な試行演算データを入力する入力部と、
   前記航行情報及び前記試行演算データに基づいて、前記試行演算を行う試行演算部と、
   前記航行情報又は前記試行演算部の出力に基づいて表示データを生成する表示制御部と、
   前記表示制御部からの表示データを表示する表示部と
   を備え、
   前記試行演算部は、現状または避航時の航行条件に対して、試行開始から前記経過時間が入力されるたびに、前記経過時間における前記位置関係を計算し、
   前記表示部は、前記位置関係を表示する
   ことを特徴とする航海支援装置。
2. 請求項１記載の航海支援装置であって、
   前記試行演算部は、前記位置関係を計算する前に前記自船の情報を取得することを特徴とする航海支援装置。
3. 請求項２記載の航海支援装置であって、
   前記試行演算部は、前記位置関係を計算する前に前記物標の情報を取得することを特徴とする航海支援装置。
4. 請求項３記載の航海支援装置であって、さらに、
   前記自船の情報と前記移動物標の情報をそれぞれ取得するか否かを決定する情報取得制御手段
   を備えていることを特徴とする航海支援装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の航海支援装置であって、
   前記物標は、時間により位置が変化しない固定物標を含む
   を備えていることを特徴とする航海支援装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の航海支援装置であって、さらに、
   前記位置関係と、あらかじめ定められた警戒条件とを対比して、前記警戒条件に該当する場合には、警戒信号を出力する警戒判定手段
   を備えていることを特徴とする航海支援装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかの請求項に記載の航海支援装置であって、
   前記表示部は、前記警戒信号に基づいて前記位置関係が前記警戒条件に該当する経過時間における物標を、前記経過時間以外における前記物標に対する表示と識別可能な形態で表示する
   ことを特徴とする航海支援装置。
8. 自船及び他船の外部装置からの情報に基づいて、自船と自船の航行に対して障害が予想される障害対象の少なくとも位置、航行速度、進行方向を生成する情報生成部と、
   前記自船と前記障害対象の所定の経過時間後の位置関係を試行演算するために必要なデータを入力する入力部と、
   前記情報生成部および前記入力部の出力に基づいて、前記試行演算を行う試行演算部と、
   前記情報生成部または前記試行演算部の出力に基づいて表示データを生成する表示制御部と、
   前記表示制御部からの表示データを表示する表示部と
   を備え、
   前記試行演算部においては、現状または避航時の航行条件に対して、試行開始から前記経過時間を入力するたびに、前記経過時間における前記位置関係を計算し、前記位置関係を表示部に表示することを特徴とする航海支援装置。
9. 請求項８に記載の航海支援装置において、
   前記情報生成部は、少なくとも海図情報、非航路海域情報を記憶する記憶部を更に備え、
   該記憶部から得られた少なくとも海岸線の位置を前記障害対象に含めることを特徴とす航海支援装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の航海支援装置において、
    前記試行演算の対象とする前記障害対象を選定するための手段を前記入力部または前記表示部のいずれかにおいてさらに備えることを特徴とする航海支援装置。
11. 請求項８から請求項１０のいずれかに記載の航海支援装置において、
    前記試行演算部は自船と前記障害対象との少なくとも最接近時間または最接近距離のいずれかを計算し、
    前記表示部において前記位置関係の表示と共に、前記最接近時間、前記最接近距離のいずれかを数値表示することを特徴とする航海支援装置。
12. 請求項８から請求項１１に記載の航海支援装置において、
    前記経過時間を入力するたびに、直近に入力した経過時間における前記位置関係の表示と、過去の経過時間における前記位置関係の表示が色相、彩度または明度のいずれかで識別できるように表示することを特徴とする航海支援装置。

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