JP5566076B2 - 航行支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、周囲の物標の情報を取得して当該物標の情報を外部に出力する航行支援装置に関する。

近年、船舶の衝突予防、人命安全の観点から、各種の航行支援装置が開発されている。このような航行支援装置として、例えばＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ：目標追尾）機能を備えたレーダ装置等が知られている。ここでＴＴ機能とは、簡単に説明すると、過去のレーダ映像の推移に基づいて自船周囲に存在する物標の位置及び速度ベクトルを検出し、危険な物標の報知等を行うものである。なお、上記ＴＴ機能は、従来はＡＲＰＡ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒａｄａｒ Ｐｌｏｔｔｉｎｇ Ａｉｄ：自動衝突予防援助装置）と呼ばれていた。

従来、上記のようにＴＴ機能を備えたレーダ装置において、当該ＴＴ機能で検出した物標の位置、速さ、針路等を示すデータ（以下、物標データと呼ぶことがある）を、外部に出力することが可能に構成される場合があった。なお、物標データは刻々と更新されるものであるから、物標データを外部に出力するように構成する場合は、新しい物標データを遅延なく随時出力できることが好ましい。

ところで、上記のように物標データを外部出力する際には、所定の通信速度でシリアル出力するように国際規格で定められている。この国際規格で定められた通信速度は必ずしも十分に速いとは言えず、ＴＴで検出された物標の数が多い場合は、全ての物標データを出力し終わるまでに時間が掛かってしまうという問題があった。このように物標データの出力に時間が掛かると、次の新しい物標データを出力するのに遅延が生じてしまう。

ただし、ＴＴはレーダ映像を処理して物標を検出するものであるため、演算処理の負荷が高く、検出することができる物標の数に制限がある。従って、物標の数が多い場合にデータ出力の遅延が生じると言っても、必ずしも実用上問題となるほどの大きな遅延が発生していた訳ではなかった。

一方、近年はＡＩＳ（Ｕｎｉｖｅｒａｌ Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：船舶自動識別システム）の普及が進み、当該ＡＩＳの情報と、前記ＴＴ機能によって得られた情報と、を合わせて利用できるレーダ装置が登場してきている。なお、ＡＩＳとは、自船の位置情報や航行情報等を、船舶のステータス（係留、移動等）に応じた所定の周期で無線通信によって周囲に送信するシステムであり、前記情報を他船から受信することで当該他船の位置や船速等の情報（上記物標データ）を取得することができるものである。

ＡＩＳとＴＴ（ＡＲＰＡ）の両方の情報を利用できるレーダ装置は、例えば特許文献１に開示されている。また、受信したＡＩＳ情報の処理については、例えば特許文献２に開示されている。

特開２００８−２８１５０４号公報 特許第３９９５４６２号公報

上記のようにＡＩＳとＴＴの情報を複合的に取り扱うことができるレーダ装置が登場したことから、ＴＴに基づく物標データに加えて、ＡＩＳに基づく物標データも、レーダ装置の外部に出力したいという要望があった。

ところで、ＡＩＳは他船から送信された物標データを受信可能な限り全て取得するため、その出力を受けたレーダ装置側ではＴＴよりも多くの物標データを扱うことが必要となる。従って、ＡＩＳとＴＴの情報を合わせて利用できるレーダ装置においては、扱う物標データの合計数が非常に多くなる場合がある。この場合、全ての物標データを外部出力する構成とすると、出力すべきデータ量が物標数に比例して増加するために、物標データの出力周期が非常に長くなり、当該物標データを受信する機器側においてデータの更新に大きな遅延が生じ、実用上問題となる。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、シリアル通信速度が限られている中で物標データを適切に出力できる航行支援装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の航行支援装置が提供される。即ち、この航行支援装置は、ＴＴ情報取得部と、ＡＩＳ情報取得部と、最大出力データ数決定部と、優先順位決定部と、出力制御部と、を備える。前記ＴＴ情報取得部は、レーダアンテナが受信したエコーに基づいて目標追尾を行うことで物標データを取得する。前記ＡＩＳ情報取得部は、船舶自動識別システムに基づいて物標データを取得する。前記最大出力データ数決定部は、前記レーダアンテナが１回転する間に出力可能な物標データの数である最大出力データ数を決定する。前記優先順位決定部は、前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データ及び前記ＡＩＳ情報取得部が取得した物標データに対して、所定の規則に従って順位付けを行う。前記出力制御部は、前記レーダアンテナが１回転する間に、前記最大出力データ数以下の数の物標データを前記順位に従って出力する。前記最大出力データ数決定部は、前記レーダアンテナの回転速度に基づいて、前記最大出力データ数を求める。

即ち、ＡＩＳとＴＴのそれぞれで物標データを取得する航行支援装置においては、物標データの数が多くなるためにデータ出力が遅延しがちである。この点、上記のように、出力する物標データの数を最大出力データ数以下に抑えることで、データ出力の遅延を防ぐことができる。また、ＴＴ情報取得部が取得した物標データとＡＩＳ情報取得部が取得した物標データとを混在させた状態で、遅延を抑えながらデータ出力することができる。

上記の航行支援装置において、前記最大出力データ数決定部は、前記レーダアンテナの回転速度を測定し、当該回転速度に基づいて前記最大出力データ数を求めることが好ましい。

これにより、レーダアンテナの回転速度が変化した場合であっても、当該レーダアンテナの１回転の間に出力できる物標データの数を適切に算出することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の航行支援装置が提供される。即ち、この航行支援装置は、ＴＴ情報取得部と、ＡＩＳ情報取得部と、優先順位決定部と、出力制御部と、を備える。前記ＴＴ情報取得部は、レーダアンテナが受信したエコーに基づいて目標追尾を行うことで物標データを取得する。前記ＡＩＳ情報取得部は、船舶自動識別システムに基づいて物標データを取得する。前記優先順位決定部は、前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データ及び前記ＡＩＳ情報取得部が取得した物標データに対して、所定の規則に従って順位付けを行う。前記出力制御部は、物標データを出力する。そして、前記出力制御部は、前記レーダアンテナの回転角度が所定の第１角度から所定の第２角度になるまでの間、前記優先順位の最も高い物標データから順に物標データを出力する。

即ち、ＡＩＳとＴＴのそれぞれで物標データを取得する航行支援装置においては、物標データの数が多くなるためにデータ出力が遅延しがちである。この点、上記のように構成することで、レーダアンテナの回転周期で、物標データを出力することが可能となる。また、ＴＴ情報取得部が取得した物標データとＡＩＳ情報取得部が取得した物標データとを混在させた状態で、遅延を抑えながらデータ出力することができる。

上記の航行支援装置において、前記ＡＩＳ情報取得部は、前記船舶自動識別システムに基づいて所定の周期で送信される他船の情報を用いて、前記レーダアンテナが回転する毎に前記他船の予測位置を計算し、当該他船の物標データを前記レーダアンテナの回転周期で更新することが好ましい。
上記の航行支援装置においては、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記優先順位決定部は、前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データ及び前記ＡＩＳ情報取得部が取得した各物標データについて、当該物標データに対応した物標との距離、当該物標の速さ、ＣＰＡ、ＴＣＰＡ、ＢＣＲ及びＢＣＴのうち、少なくとも何れか１つの指標を求め、当該指標に基づいて前記順位付けを行う。

即ち、レーダアンテナが１回転する間に出力できる物標データの数は限られているので、オペレータの関心度が高い物標データを優先して出力することが好ましい。この点、例えば距離が近い物標や、速く移動している物標などは、オペレータが注目すべき物標であると判断できる。従って、各物標データに対して、これらの指標に基づいた出力の優先順位を決定しておくことにより、オペレータの関心度が高い物標データから優先して出力することができる。

上記の航行支援装置は、前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データを優先的に出力することが可能であることが好ましい。

即ち、ＴＴに基づく物標データは、ＴＴ情報取得部で目標追尾等の処理を行って取得した情報であり、レーダ装置でしか得ることができない情報である。一方、ＡＩＳに基づく物標データは、ＡＩＳ受信機がシリアル出力したデータを使用しているため、レーダ装置以外の他の機器でも利用できる情報である。従って、ＡＩＳ情報取得部が取得した物標データに比べて、ＴＴ情報取得部で取得した物標データの方が情報としての価値が高い場合がある。この点、上記のように構成することにより、価値が高い情報を優先して出力することができる。

上記の航行支援装置において、前記優先順位決定部は、所定の順位更新周期ごとに前記順位付けを更新することが好ましい。

即ち、物標の位置や速度等は刻々と変化するが、上記のように物標データの順位付けを適宜更新することにより、状況に応じた優先順位で適切に物標データを出力することができる。

上記の航行支援装置において、前記順位更新周期は、前記レーダアンテナの回転周期よりも長いことが好ましい。

これにより、物標の順位付けを、物標データを複数回出力する間維持することができる。例えば、レーダアンテナの回転毎に物標の順位付けを更新した場合には、出力される物標と出力されない物標とがレーダアンテナの回転毎に頻繁に入れ替わることになってしまう。この点、上記のように構成することで、出力される物標と出力されない物標が頻繁に入れ替わることを防止でき、より実用的なデータを出力することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶用レーダ装置の構成を主に示すブロック図。 （ａ）ＣＰＡの求め方を説明する相対ベクトル図。（ｂ）ＢＣＲの求め方を説明する相対ベクトル図。 物標データをソートする様子を説明する模式図。 変形例に係る船舶用レーダ装置の構成を主に示すブロック図。

次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る船舶用レーダ装置１の構成を主に示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の船舶用レーダ装置１は、レーダアンテナ１０と、レーダ指示部（航行支援装置）１１と、を備えている。

船舶用レーダ装置１は、公知のパルスレーダ装置として構成されている。即ち、レーダアンテナ１０は、指向性の強いパルス状電波の送信を行い、当該パルス状電波が物標に反射して戻ってきたエコー（反射波）を受信するように構成されている。また、レーダアンテナ１０は、所定の回転速度で水平面内で回転しながら、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、水平面内を、自船を中心として３６０°にわたってスキャンすることができる。

なお、レーダアンテナ１０の回転速度は、オペレータの選択によって切り替えることが可能に構成されている。本実施形態では、レーダアンテナ１０の回転速度は、ロースピード（２４ｒｐｍ）とハイスピード（４０ｒｐｍ）で切替可能となっている。

レーダアンテナ１０が受信した信号は、図略の受信回路でＡ／Ｄ変換等を行ってデジタルの受信データに変換され、レーダ指示部１１に入力される。

レーダ指示部１１は、画像メモリ１２と、表示部１３と、ＴＴ情報取得部１４と、ＡＩＳ情報取得部１５と、物標データメモリ１６と、外部出力部１７と、を備えている。ＴＴ情報取得部１４、ＡＩＳ情報取得部１５、外部出力部１７等は、マイクロコントローラ等からなる専用のハードウェアとして構成されている。前記受信データは、画像メモリ１２及びＴＴ情報取得部１４に入力される。

画像メモリ１２は、レーダアンテナ１０が１回転する間に出力した受信データを記憶可能である。レーダアンテナ１０の１回転分の受信データは、自船を中心として水平面内を３６０°にわたってスキャンしたデータであるから、自船周囲の物標の様子を示す２次元画像（レーダ映像）が画像メモリ１２に記憶されることになる。

表示部１３はカラー表示可能な液晶ディスプレイであり、画像メモリ１２に記憶されているレーダ映像を読み出して表示可能に構成されている。これにより、レーダエコーに基づく自船周囲の様子を、オペレータが表示部１３で確認することができる。

ＴＴ情報取得部１４は、ＴＴ（目標追尾）機能を実現するためのものである。このＴＴ（又はＡＲＰＡ）機能は公知であるので詳細な説明は省略するが、レーダ映像に基づいて物標の位置を自動的に検出・捕捉するとともに、レーダ映像の時間推移に基づいて当該物標の移動を追尾することにより速度ベクトルを推定するものである。なお、ＴＴで得られる物標の位置に関する情報は、自船に対する相対的な情報であるため、各物標の相対方位を取得することはできるものの、自船から見た各物標の絶対方位（地球基準の方位情報）を得ることはできない。そこで、ＴＴ情報取得部１４には方位センサ２０からの信号が入力されており、この信号に基づいて地球基準の方位情報を取得することができるように構成されている。これにより、物標の位置（自船からの距離、及び自船から見た方角）、自船に対する物標の相対的な速さ、針路等の情報（物標データ）を、レーダアンテナ１０が受信したエコー信号に基づいて取得することができる。更に、自船の移動を考慮することで、物標の地球基準の動き（速さ、針路）を知ることができる。

また船舶用レーダ装置１には、ＡＩＳ受信機１８及びＧＰＳ受信機１９が接続されており、このＡＩＳ受信機１８及びＧＰＳ受信機１９からの信号がＡＩＳ情報取得部１５に入力される。この構成で、他船から送信されるＡＩＳ信号を受信することができる。ＡＩＳについては公知であるので詳細な説明は省略するが、前記ＡＩＳ信号には、船位、船速、針路といった情報が含まれている。また、ＡＩＳ情報取得部１５は、ＧＰＳ受信機１９が受信した信号に基づいて、自船の船位を取得することができる。そして、ＡＩＳ情報取得部１５は、受信したＡＩＳ信号と、ＧＰＳ信号から求めた自船の船位と、に基づいて、他船の位置（自船からの距離、及び自船から見た方角）、船速、針路等の物標データを取得する。

ＴＴ情報取得部１４及びＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データは、物標データメモリ１６に記憶される。物標データメモリ１６は、取得された物標データを多数記憶することができるＲＡＭである。ＴＴ情報取得部１４又はＡＩＳ情報取得部１５が新しい物標を検出した場合には、当該物標を示す物標データが、物標データメモリ１６に新しく登録される。一方、物標データメモリ１６に既に物標データが登録されている物標については、当該物標に関して新しい物標データが得られる度に、物標データメモリ１６に記憶されている内容が更新される。

また、ＴＴ情報取得部１４及びＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データは、表示部１３に出力されて、わかり易く表示されるように構成されている。例えば、表示部１３においては、検出した物標の位置と移動方向を示すマークが、レーダ映像に重ねられた状態で表示部１３に表示される。これにより、船舶用レーダ装置１のオペレータは、ＴＴやＡＩＳに基づいて取得した物標の位置や移動方向等の情報を表示部１３上で確認することができる。

なお、ＡＩＳは、他船の正確な物標データを確実に取得することができるが、ＡＩＳを搭載していない船舶の情報は得ることができない。一方、ＴＴは、ＡＩＳを搭載していない物標に関する物標データも取得できる反面、レーダ映像にノイズやクラッタが多い場合は物標を正しく追尾できない場合が生じる。このように、ＡＩＳに基づく物標データの取得とＴＴに基づく物標データの取得にはそれぞれ一長一短があるので、両方の方式を併用することにより、航海の安全性を高めることができるのである。

次に、物標データの更新周期について説明する。

ＴＴ情報取得部１４においては、レーダ映像が更新されるごとに（レーダアンテナ１０が１回転するごとに）、物標の新しい位置を検出することができる。即ち、レーダアンテナ１０の回転周期で、新しい物標データを取得することができる。前述のように、レーダアンテナ１０の回転速度は２４ｒｐｍ（２．５秒周期）から４０ｒｐｍ（１．５秒周期）であるから、ＴＴ情報取得部１４では、２．５秒から１．５秒ごとに新しい物標データを得ることができる。なお、本実施形態のＴＴ情報取得部１４は、最大で１００個の物標の追尾を行えるように構成されている（即ち、レーダアンテナ１０が１回転する間に、最大で１００個の物標データを取得することができるように構成されている）。

一方、ＡＩＳ信号の送信周期は、航行状態によって２秒から３分周期の間で変化する。従って、ＡＩＳ信号を受信する側（ＡＩＳ情報取得部１５）から見れば、ＡＩＳ信号を受信できる周期は不定期であり、しかもその周期は物標ごとに異なる。従って、ＡＩＳ信号の受信周期は、ＴＴ情報取得部１４で新しい物標データを取得できる周期（レーダアンテナ１０の回転周期）と必ずしも一致しない。ただし、最新のＩＥＣ規格では、レーダアンテナ１０の回転周期と同等の周期で、速度ベクトルに基づいた予測位置を計算することが求められている。

そこで、本実施形態のＡＩＳ情報取得部１５は、過去に受信したＡＩＳ信号から抽出した他船の速度ベクトル情報に基づいて、当該他船の予測位置を、レーダアンテナ１０の回転周期で計算するように構成されている。これにより、実質的には、レーダアンテナ１０の１回転ごとに（２．５秒から１．５秒ごとに）、ＡＩＳに基づいた物標データの予測位置を取得することができる。このように、ＡＩＳ情報取得部１５と、ＴＴ情報取得部１４は、同じ周期で物標データを更新することができる。なお、本実施形態のＡＩＳ情報取得部１５は、最大で１０００個の物標データを扱うことができるように構成されている。

従って本実施形態においては、レーダアンテナ１０の１回転ごとに（２．５秒から１．５秒ごとに）、最大で１１００個の物標に関する新しい物標データを取得することができる。

次に、上記のようにして取得した物標データを、外部機器に対して出力するための外部出力部１７の構成について説明する。本実施形態では、外部機器としてＥＣＤＩＳ２が想定されている。

ＥＣＤＩＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｈａｒｔ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：電子海図情報表示システム）とは、ＧＰＳによって自船位置を取得するとともに、予め用意された電子海図情報に基づいて、自船周囲の海図をディスプレイに自動的に表示するシステムである。

また前記ＥＣＤＩＳ２は、海図情報に加えて、各種の追加情報をディスプレイに表示し、航路計画及び航行監視において操船者を支援することができるように構成される。この追加情報としては、レーダ装置１から出力される、ＴＴ及びＡＩＳに基づく物標データの情報がある。このような情報を海図情報に重ね合わせてディスプレイに表示した例を、図１に模式的に示す。図１に示すように、自船の位置を示す自船マーク３１の周囲に、ＴＴ情報に基づく物標マーク３２や、ＡＩＳ情報に基づく物標マーク３３が表示される。各物標マーク３２，３３は、ＴＴ又はＡＩＳに基づいて求めた物標の位置及び進行方向を示している。このように構成することにより、ＥＣＤＩＳのオペレータは、海図情報とともに、付近を航行中の他船の位置等をディスプレイ上で確認することができる。

ところで、国際規格であるＩＥＣ規格には、レーダ装置から物標データを出力する際に、４８００ｂｐｓ又は３８４００ｂｐｓの通信速度でシリアル出力することが規定されている。従って、本実施形態の外部出力部１７は、データ出力時の通信速度を、４８００ｂｐｓと３８４００ｂｐｓとで切り替えることができるように構成されている。何れの通信速度を用いるかは、出力先の外部機器（本実施形態ではＥＣＤＩＳ２）が対応している通信速度に応じて決定する。なお、外部機器が両方の通信速度に対応している場合は、速い方の通信速度（３８４００ｂｐｓ）を用いれば良い。

また、最新の規格であるＩＥＣ６２３８８には、レーダ装置から物標データを出力する際のデータフォーマットとして、ＴＴＤ（Ｔｒａｃｋｅｄ ｔａｒｇｅｔ ｄａｔａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）という通信センテンスが定められている。ＴＴＤは、ＡＩＳ又はＴＴに基づいて求めた物標データ（自船から物標までの距離、自船から物標を見た方角、物標の速さ、物標の針路など）をバイナリ形式で送信する通信センテンスであり、１センテンスで最大４つの物標に関する物標データを送信することができる。また、ＴＴＤはデータ長が固定長の通信センテンスであり、１センテンスが８２ｂｙｔｅである。１ｂｙｔｅのデータを送信するのに１０ｂｉｔ（スタートビット１ｂｉｔ＋データ８ｂｉｔ＋ストップビット１ｂｉｔ）必要なので、ＴＴＤの１センテンスは８２０ｂｉｔで送信できる。

ここで前述のように、本実施形態の船舶用レーダ装置１は、最大で１１００点の物標データを扱うことができる。従って、最大数の物標データをＴＴＤ（１センテンスで４つの物標データを送信可能）で出力しようとすると、少なくとも１１００÷４＝２７５センテンス必要となる。これを３８４００ｂｐｓで出力する場合は、
８２０ｂｉｔ×２７５／３８４００ｂｐｓ＝５．９ｓ
となる。即ち、最大数の物標データを出力しようとすると、最大で６秒程度掛かることになる。また、４８００ｂｐｓで出力する場合は、
８２０ｂｉｔ×２７５／４８００ｂｐｓ＝４７ｓ
となる。即ち、この通信速度で最大数の物標データを出力しようとすると、最大で４７秒程度掛かることになる。

一方前述のように、本実施形態では、レーダアンテナ１０の１回転ごとに（２．５秒から１．５秒ごとに）、新しい物標データを取得することができる。従って、物標データを６秒や４７秒も掛けて出力するようでは、新しい物標データを出力するまでに遅延が発生し、実用上問題となってしまう。

そこで本実施形態の船舶用レーダ装置１が備える外部出力部１７は、シリアル通信速度が限られている中で物標データを適切に出力可能とするため、以下のように構成されている。即ち、この外部出力部１７は、最大出力データ数決定部２１と、優先順位決定部２２と、出力制御部２３と、を備えている。

まず、最大出力データ数決定部２１について説明する。

最大出力データ数決定部２１は、レーダアンテナ１０が１回転する間に出力可能な物標データの最大数（最大出力データ数）を算出するように構成されている。ＴＴＤ（８２０ｂｉｔで４つの物標データを出力可能）を用いた場合、最大出力データ数は、以下の式で求めることができる。
（通信速度［ｂｐｓ］×レーダアンテナ回転周期［ｓ］／８２０［ｂｉｔ］）×４ ・・・（１）

上記式（１）に基づいて、通信速度が４８００ｂｐｓの場合と３８４００ｂｐｓの場合、レーダアンテナ回転周期が２．５秒の場合と１．５秒の場合、のそれぞれについて、最大出力データ数を計算した結果を表１に示す。

なお前述のように、本実施形態においてレーダアンテナ１０の回転周期は２．５秒及び１．５秒の何れか一方としているが、実際にはレーダアンテナ１０の個体差や電圧変動などがあるため、回転周期を正確に一定とすることは難しい。そこで、本実施形態の最大出力データ数決定部２１は、レーダアンテナ１０の回転周期を測定し、当該測定した回転周期に基づいて、最大出力データ数を随時計算するように構成されている。これにより、最大出力データ数をより正確に求めることができる。

最大出力データ数決定部２１が算出した最大出力データ数は、出力制御部２３に送信される。出力制御部２３は、レーダアンテナ１０の１回転の間にＥＣＤＩＳ２に対して出力する物標データの数を、前記最大出力データ数までに制限するように構成されている。これにより、レーダアンテナ１０が１回転し終わっても物標データの出力が完了しないといった事態を防ぐことができる。即ち、物標データの更新周期（レーダアンテナ１０の回転周期）に対して、データの出力が遅延することを防ぐことができる。

次に、優先順位決定部２２について説明する。

上述のように、出力制御部２３においては、レーダアンテナ１０の１回転の間にＥＣＤＩＳ２に対して出力する物標データの数を、前記最大出力データ数までに制限する制御が行われる（言い換えれば、出力制御部２３が出力できる物標データの数は限られている）。従って、出力すべき物標データの取捨選択を行い、オペレータが関心のある物標データを優先的に出力することが望まれる。そこで、優先順位決定部２２において、ＴＴ情報取得部１４及びＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データに対して、ＥＣＤＩＳ２に出力する際の優先順位付けを行うように構成している。

前記順位付けを行う際の規則としては様々なものが考えられるが、オペレータの関心度が高い物標データに対して高い優先順位を付けることができれば、オペレータが注目すべき物標データを確実に出力できるため好適である。従って、順位付けの規則としては、距離順、速さ順、ＣＰＡ順、ＴＣＰＡ順、ＢＣＲ順、ＢＣＴ順などが妥当である。これは、自船からの距離が近い物標や、速く移動している物標ほど、オペレータの関心度が高いと考えられるからである。同じように、ＣＰＡ、ＴＣＰＡ、ＢＣＲ、ＢＣＴ等の値が小さい物標ほど、オペレータの関心度が高いと考えられる。

なお、ＣＰＡとはＣｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ａｐｐｒｏａｃｈの略であり、自船と物標とが最も接近した際の距離を示す。ＣＰＡは、自船に対する物標の相対速度ベクトルがわかっていれば、簡単に求めることができる。自船と移動物標との間のＣＰＡを求める方法を、図２（ａ）の相対ベクトル図に示す。また、ＴＣＰＡはＴｉｍｅ ｔｏ ＣＰＡの略であり、自船と物標とが最接近するまでの時間を示す。

また、ＢＣＲとはＢｏｗ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ Ｒａｎｇｅの略であり、自船の船首方向を物標が横切るときの、自船と物標との距離を示す。ＢＣＲは、自船に対する物標の相対速度ベクトルがわかっていれば、簡単に求めることができる。自船と移動物標との間のＢＣＲを求める方法を、図２（ｂ）の相対ベクトル図に示す。なお、自船の船尾方向を横切る物標（図２（ｂ）の物標Ｂ）についてＢＣＲを算出すると、負の値となる。このように船尾方向を横切る物標は、船首方向を横切る物標（自船の前に出てくる物標、図２（ｂ）の物標Ａ）に比べて、オペレータの関心度が低いと考えられる。そこで、ＢＣＲが負になる物標データは、順位付けの際に低い順位となるように構成してもよい。また、ＢＣＴはＢｏｗ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ Ｔｉｍｅの略であり、物標が自船の船首方向を横切る時間を示す。

順位付けの規則として、距離順、速さ順、ＣＰＡ順、ＴＣＰＡ順、ＢＣＲ順、ＢＣＴ順のうち、何れを用いるかは、オペレータの好みに応じて設定することができる。一例として、自船から各物標までの距離順で順位付けを行う場合について説明する。この場合、自船に近い位置にある物標ほど、オペレータの関心度が高いと考えられる。優先順位決定部２２は、まず、物標データメモリ１６から物標データを順次読み込み、各物標データについて、当該物標データが示す物標と自船との間の距離をそれぞれ算出する。

続いて、優先順位決定部２２は、自船からの距離が最も短い物標を示す物標データが先頭になるようにして物標データの並べ替え（ソート）を行い、ソート済みの物標データ系列を出力バッファ２４に記憶する。この様子を、図３の模式図に示す。これにより、自船から各物標までの距離に従った順位付けが、当該物標に対応した物標データに対して行われたことになる。なお、物標データメモリ１６には、ＴＴ情報取得部１４からの物標データとＡＩＳ情報取得部１５からの物標データの両方が記憶されているので、上記のような処理を行うことにより、ＴＴに基づく物標データと、ＡＩＳに基づく物標データと、の２種類の物標データが混合した状態で順位付けを行うことができる。

出力制御部２３は、レーダアンテナ１０が１回転する間に、前記出力バッファ２４の先頭から（優先順位の高い方から）順に物標データを読み出し、最大出力データ数の物標データまでをＥＣＤＩＳ２に対して出力する（図３の模式図参照）。以上の構成で、出力することができる物標データの数を最大出力データ数までに制限しつつ、オペレータの関心度の高い物標データを優先して出力することができる。

そして出力制御部２３は、出力バッファ２４の先頭から数えて最大出力データ数までの物標データを出力する上記の動作を、レーダアンテナ１０の回転周期で繰り返し行う。これにより、物標データの出力周期を、当該物標データの更新周期（レーダアンテナ１０の回転周期）と一致させることができるので、新しい物標データを遅延無くＥＣＤＩＳ２に出力することができる。

なお、自船と物標との間の距離は刻々と変化するものであるから、優先順位決定部２２において、自船から各物標までの距離を最新の情報で再計算する必要がある（もちろん、速さ順、ＣＰＡ順、ＴＣＰＡ順、ＢＣＲ順、ＢＣＴ順などの他の指標で物標データをソートした場合でも、これらの指標を最新の情報で再計算する必要がある）。ただし、優先順位のソートを頻繁に行うと、優先順位が度々入れ替わる結果、出力制御部２３から物標データが出力される物標と、出力されない物標と、が目まぐるしく入れ替わる状態となる。すると、物標マーク３２，３３がＥＣＤＩＳ２に表示されたり表示されなかったりすることになるため、オペレータが混乱して実用に適さないおそれがある。

そこで本実施形態では、自船から各物標までの距離の再計算を、レーダアンテナ１０の回転周期よりも長い周期（例えば１分）で行うように構成している。従って、物標データの優先順位は、レーダアンテナ１０の回転周期よりも長い周期（順位更新周期）で更新される。これにより、レーダアンテナ１０が数回回転する間、物標の優先順位を維持することができるので、出力される物標と出力されない物標が頻繁に入れ替わることを防止でき、より実用的なデータを出力することができる。

以上で説明したように、本実施形態の船舶用レーダ装置１は、ＴＴ情報取得部１４と、ＡＩＳ情報取得部１５と、最大出力データ数決定部２１と、優先順位決定部２２と、出力制御部２３と、を備える。ＴＴ情報取得部１４は、レーダアンテナ１０が受信したエコーに基づいて目標追尾を行うことで物標データを取得する。ＡＩＳ情報取得部１５は、ＡＩＳに基づいて物標データを取得する。最大出力データ数決定部２１は、レーダアンテナ１０が１回転する間に出力可能な物標データの数である最大出力データ数を決定する。優先順位決定部２２は、ＴＴ情報取得部１４が取得した物標データ及びＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データに対して、所定の規則に従って順位付けを行う。出力制御部２３は、レーダアンテナ１０が１回転する間に、最大出力データ数以下の数の物標データを前記順位に従って出力する。

即ち、ＡＩＳとＴＴのそれぞれで物標データを取得するレーダ装置においては、物標データの数が多くなるためにデータ出力が遅延しがちである。この点、上記のように、出力する物標データの数を最大出力データ数以下に抑えることで、データ出力の遅延を防ぐことができる。また、ＴＴ情報取得部１４が取得した物標データとＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データとを混在させた状態で、遅延を抑えながらデータ出力することができる。

また、本実施形態の船舶用レーダ装置１において、最大出力データ数決定部２１は、レーダアンテナ１０の回転速度（回転周期）を測定し、当該回転速度に基づいて最大出力データ数を求めている。

これにより、レーダアンテナ１０の回転速度が変化した場合であっても、当該レーダアンテナ１０の１回転の間に出力できる物標データの数を適切に算出することができる。

また、本実施形態の船舶用レーダ装置１は、以下のように構成されている。即ち、優先順位決定部２２は、ＴＴ情報取得部１４が取得した物標データ及びＡＩＳ情報取得部が取得した各物標データについて、当該物標データが示す物標との距離、当該物標の速さ、ＣＰＡ、ＴＣＰＡ、ＢＣＲ及びＢＣＴのうち、何れか１つの指標を求め、当該指標に基づいて前記順位付けを行う。

即ち、レーダアンテナ１０が１回転する間に出力できる物標データの数は限られているので、オペレータの関心度が高い物標データを優先して出力することが好ましい。この点、例えば距離が近い物標や、速く移動している物標などは、オペレータが注目すべき物標であると判断できる。従って、各物標データに対して、これらの指標に基づいた出力の優先順位を決定しておくことにより、オペレータの関心度が高い物標データから優先して出力することができる。

また、本実施形態の船舶用レーダ装置１において、優先順位決定部２２は、所定の順位更新周期ごとに前記順位付けを更新している。

即ち、物標の位置や速度等は刻々と変化するが、上記のように物標データの順位付けを適宜更新することにより、状況に応じた優先順位で適切に物標データを出力することができる。

また、本実施形態の船舶用レーダ装置１において、前記順位更新周期は、レーダアンテナ１０の回転周期よりも長い。

これにより、物標の順位付けを、物標データを複数回出力する間維持することができる。例えば、レーダアンテナ１０の回転毎に物標の順位付けを更新した場合には、出力される物標と出力されない物標とがレーダアンテナ１０の回転毎に頻繁に入れ替わることになってしまう。この点、上記のように構成することで、出力される物標と出力されない物標が頻繁に入れ替わることを防止でき、より実用的なデータを出力することができる。

次に、上記実施形態の変形例について、図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態と同一又は類似の構成については、上記実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

この変形例において、ＡＩＳ受信機１８は、船舶用レーダ装置１とＥＣＤＩＳ２に接続されている。そして、ＥＣＤＩＳ２において、ＡＩＳ情報に基づく物標データを取得できるように構成されている。従って、ＥＣＤＩＳ２側では、ＡＩＳ情報に基づく物標データを、船舶用レーダ装置１から取得する必要はない。一方、ＴＴに基づく物標データは、船舶用レーダ装置１側でないと取得できない情報であるから、当該船舶用レーダ装置１からＥＣＤＩＳ２に対して入力される必要がある。

このような状況に対応するため、本変形例の船舶用レーダ装置１は、ＴＴに基づく物標データ及びＡＩＳに基づく物標データを混合させて出力する方式（上記の実施形態の構成）と、ＴＴに基づく物標データを優先的に出力する方式と、をオペレータの設定により切り替えることが可能に構成されている。従って、本変形例のように、ＥＣＤＩＳ２でＡＩＳ情報を取得できる場合は、ＴＴに基づく物標データを優先的に出力する方式に切り替えることにより、ＥＣＤＩＳ２側で必要としている情報を優先的に出力することができる。

以上で説明したように、本変形例の船舶用レーダ装置１は、ＴＴ情報取得部１４が取得した物標データを優先的に出力することが可能である。

即ち、ＴＴに基づく物標データは、ＴＴ情報取得部１４で目標追尾等の処理を行って取得した情報であり、船舶用レーダ装置１でしか得ることができない情報である。一方、ＡＩＳに基づく物標データは、ＡＩＳ受信機がシリアル出力したデータを使用しているため、レーダ装置以外の他の機器でも利用できる情報である。従って、ＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データに比べて、ＴＴ情報取得部１４で取得した物標データの方が情報としての価値が高い場合がある。この点、上記のように構成することにより、有用な情報を優先して出力することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明で、上記第１実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、最大出力データ数を予め決定しておく代わりに、レーダアンテナ１０の回転角度を出力制御部２３において検知することで、レーダアンテナ１０の回転周期に対して物標データの出力周期が遅延することを防止している。なお、この第２実施形態に係る船舶用レーダ装置１では最大出力データ数を求める必要が無いので、第１実施形態の船舶用レーダ装置が備えていた最大出力データ数決定部２１を省略することができる。

具体的には以下のとおりである。出力制御部２３は、レーダアンテナ１０の回転角度が所定の第１角度（例えば０°）となったことを検知すると、物標データの出力を開始する。このとき、出力制御部２３は、優先順位が最も高い物標データから順に、ＥＣＤＩＳ２に対して物標データを出力していく。出力制御部２３が物標データを順次出力している間にもレーダアンテナ１０は回転を続け、やがて１回転（第１角度から３６０°回転すること）が終了する直前の第２角度（例えば３５０°）に達する。出力制御部２３は、レーダアンテナ１０の回転角度が第２角度に達したことを検出すると、物標データの出力をいったん中断する。

そして、レーダアンテナ１０が更に回転して回転角度が再び所定の第１角度（０°）となると、出力制御部２３は再び、優先順位が最も高い物標データから順に、ＥＣＤＩＳ２に対して物標データを出力していく。即ち、レーダアンテナ１０が１回転するごとに、物標データの出力を、優先順位が最も高い物標データから再開するように構成されている。

以上のように構成することにより、最大出力データ数を予め求めておかなくても、オペレータの関心度の高い物標データを、レーダアンテナが１回転する間に出力することができる。そして、本実施形態において、物標データの出力動作は、レーダアンテナ１０の回転角度が第１角度となるごとに（即ち、レーダアンテナ１０が１回転するごとに）開始される。このように、物標データの出力周期を、更新周期（レーダアンテナ１０の回転周期）と同じにすることができるので、物標データを遅延無く効率的に出力することができる。

以上で説明したように、本実施形態のレーダ装置１は、ＴＴ情報取得部１４と、ＡＩＳ情報取得部１５と、優先順位決定部２２と、出力制御部２３と、を備える。ＴＴ情報取得部１４は、レーダアンテナ１０が受信したエコーに基づいて目標追尾を行うことで物標データを取得する。ＡＩＳ情報取得部１５は、ＡＩＳに基づいて物標データを取得する。優先順位決定部２２は、ＴＴ情報取得部１４が取得した物標データ及びＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データに対して、所定の規則に従って順位付けを行う。出力制御部２３は、物標データを出力する。そして、出力制御部２３は、レーダアンテナ１０の回転角度が所定の第１角度から所定の第２角度となるまでの間、前記優先順位の最も高い物標データから順に物標データを出力する。

即ち、ＡＩＳとＴＴのそれぞれで物標データを取得するレーダ装置においては、物標データの数が多くなるためにデータ出力が遅延しがちである。この点、上記のように構成することで、レーダアンテナの回転周期で、物標データを出力することが可能となる。また、ＴＴ情報取得部１４が取得した物標データとＡＩＳ情報取得部１５が取得した物標データとを混在させた状態で、遅延を抑えながらデータ出力することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態において、出力制御部２３は、ＥＣＤＩＳ２に対して出力する物標データの数を、最大出力データ数までに制限する構成として説明した。しかし実際には、例えば１０％程度の余裕を見て、最大出力データ数の９割程度の数に制限することがより好ましい。

上記実施形態の説明では、ＴＴＤという通信センテンスを用いて物標データを出力したが、このＴＴＤは新しい通信センテンスであるため、外部機器（ＥＣＤＩＳ）側でＴＴＤに対応していない場合も考えられる。そこで、物標データを出力する際の通信センテンスを、ＴＴＤと、旧式の通信センテンスであるＴＴＭと、で切り替えることが可能に構成されていることが好ましい。このＴＴＭ（Ｔｒａｃｋｅｄ Ｔａｒｇｅｔ Ｍｅｓｓａｇｅ）は、データ長が可変長の通信センテンスであり、１センテンスが最大８２ｂｙｔｅである。また、ＴＴＭは物標データをＡＳＣＩＩコードで送信するようになっており、１センテンスで１つの物標データのみを送信可能である。なお、外部機器側でＴＴＭとＴＴＤの両方に対応している場合には、１センテンスでより多くの物標データを送信できるＴＴＤを用いて物標データを出力するようにすれば良い。

ＴＴ情報取得部１４、ＡＩＳ情報取得部１５、外部出力部１７等は、専用のハードウェアとして構成されるとして説明したが、この構成に代えて、汎用のＣＰＵ等のハードウェアと、当該ＣＰＵの上で動作するソフトウェアと、から構成されていても良い。

物標データの優先順位を決定するための指標として、物標からの距離、当該物標の速さ、ＣＰＡ、ＴＣＰＡ、ＢＣＲ及びＢＣＴを挙げて説明したが、これ以外の指標を用いて優先順位を決定してもよい。また、単一の指標のみでなく、複数の指標を組み合わせて優先順位を決定しても良い。要は、何らかの規則により、オペレータの関心度の順に物標データに対して順位をつけることができればよいのである。

本発明の航行支援装置は、船舶用レーダ装置に限らず、ＡＩＳの受信機能とＴＴ機能を備えた他の航行支援装置にも適用することができる。また、当該航行支援装置から出力される物標データは、ＥＣＤＩＳに限らず、各種の装置で利用することができる。

上記第１実施形態では、最大出力データ数決定部において最大出力データ数を算出する構成としたが、算出以外の方法で最大出力データ数を決定しても良い。例えば、アンテナの回転周期及び通信速度と、最大出力データ数と、の関係を、予めテーブルに記憶しておく構成とすることができる。この構成によれば、最大出力データ数決定部において、前記テーブルを参照するだけで最大出力データ数を決定することができる。

上記第１実施形態において、出力制御部２３からＥＣＤＩＳに対して物標データを出力する際には、必ずしも優先順位の高い方から順に出力する必要は無い。即ち、第１実施形態においては、レーダアンテナの１回転の間に出力する物標データはソートが終わった時点で決まっているので、当該物標データはどのような順番で出力しても構わない。

第２実施形態において、第１角度と第２角度は同じでも良い。ただし、ある程度の余裕を見て、レーダアンテナ１０の１回転が完了するよりも前に、物標データの出力をいったん中断することが好ましい。

第２実施形態において、出力制御部２３はレーダアンテナ１０の回転角度を必ずしも直接検出しなくても良く、何らかの方法でレーダアンテナ１０の回転角度が実質的にわかれば良い。例えば、レーダアンテナの回転角度が第１角度に達した時からの時間を測定し、所定時間経過後に第２角度に達したと判断するように構成しても良い。

１ 船舶用レーダ装置
２ ＥＣＤＩＳ
１０ レーダアンテナ
１１ レーダ指示部（航行支援装置）
１４ ＴＴ情報取得部
１５ ＡＩＳ情報取得部
１７ 外部出力部
１８ ＡＩＳ受信機
２１ 最大出力データ数決定部
２２ 優先順位決定部
２３ 出力制御部

Claims (7)

1. レーダアンテナが受信したエコーに基づいて目標追尾を行うことで物標データを取得するＴＴ情報取得部と、
   船舶自動識別システムに基づいて物標データを取得するＡＩＳ情報取得部と、
   前記レーダアンテナが１回転する間に出力可能な物標データの数である最大出力データ数を決定する最大出力データ数決定部と、
   前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データ及び前記ＡＩＳ情報取得部が取得した物標データに対して、所定の規則に従って順位付けを行う優先順位決定部と、
   前記レーダアンテナが１回転する間に、前記最大出力データ数以下の数の物標データを前記順位に従って出力する出力制御部と、
   を備え、
   前記最大出力データ数決定部は、前記レーダアンテナの回転速度に基づいて、前記最大出力データ数を求めることを特徴とする航行支援装置。
2. レーダアンテナが受信したエコーに基づいて目標追尾を行うことで物標データを取得するＴＴ情報取得部と、
   船舶自動識別システムに基づいて物標データを取得するＡＩＳ情報取得部と、
   前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データ及び前記ＡＩＳ情報取得部が取得した物標データに対して、所定の規則に従って順位付けを行う優先順位決定部と、
   物標データを出力する出力制御部と、
   を備え、
   前記出力制御部は、
   前記レーダアンテナの回転角度が所定の第１角度から所定の第２角度になるまでの間、前記優先順位の最も高い物標データから順に物標データを出力することを特徴とする航行支援装置。
3. 請求項１又は２に記載の航行支援装置であって、
   前記ＡＩＳ情報取得部は、前記船舶自動識別システムに基づいて所定の周期で送信される他船の情報を用いて、前記レーダアンテナが回転する毎に前記他船の予測位置を計算し、当該他船の物標データを前記レーダアンテナの回転周期で更新することを特徴とする航行支援装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の航行支援装置であって、
   前記優先順位決定部は、前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データ及び前記ＡＩＳ情報取得部が取得した各物標データについて、当該物標データに対応した物標との距離、当該物標の速さ、ＣＰＡ、ＴＣＰＡ、ＢＣＲ及びＢＣＴのうち、少なくとも何れか１つの指標を求め、当該指標に基づいて前記順位付けを行うことを特徴とする航行支援装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の航行支援装置であって、
   前記ＴＴ情報取得部が取得した物標データを優先的に出力することが可能であることを特徴とする航行支援装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の航行支援装置であって、
   前記優先順位決定部は、所定の順位更新周期ごとに前記順位付けを更新することを特徴とする航行支援装置。
7. 請求項６に記載の航行支援装置であって、
   前記順位更新周期は、前記レーダアンテナの回転周期よりも長いことを特徴とする航行支援装置。

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