JP6300344B2 - 海流推定方法及び海流推定システム - Google Patents
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Description
本発明の請求項1に係る海流推定方法は、海上の船舶の運航に関する状況が特定された運航情報を複数用いることによって海流の向き及び強さを示す海流ベクトルを推定する海流推定方法であって、前記運航情報として海流を推定する海域を通る複数の前記船舶の個船毎の対地速度ベクトル及び前記船舶の船首方位を取得し、個船毎の前記対地速度ベクトル及び前記船首方位に基づいて、複数の前記船舶の航行する前記海域における前記海流ベクトルを算出するとともに、前記運航情報を取得する複数の前記船舶の隻数を増すことにより前記海流ベクトルの推定確度を上げることを特徴とする。
この発明においては、少なくとも複数の船舶の対地速度ベクトル、船首方位に関する情報が含まれる運航情報が複数取得され、これらの情報に基づいて海流ベクトル(海流の向き、強さ)が算出される。ここで、特に複数の船舶における運行情報が用いられる。
本発明の請求項2に係る海流推定方法において、前記運航情報には、前記船舶の対地速度が特定された対地速度情報、及び前記船舶の対地方位が特定された対地方位情報が含まれ、前記対地速度及び前記対地方位から求めた前記対地速度ベクトルを用いて前記海流ベクトルを算出することを特徴とする。
この発明においては、各運航情報には、船舶の対地速度(対地速度ベクトルの絶対値)が特定された対地速度情報と、対地方位(対地速度ベクトルの向き)が特定された対地方位情報が含まれる。これによって各運航情報毎に対地速度ベクトルが特定される。
本発明の請求項3に係る海流推定方法は、前記船首方位が特定された船首方位情報、前記対地速度情報、及び前記対地方位情報を船舶自動識別システム(Automatic Identification System:AIS)によって取得することを特徴とする。
この発明においては、船首方位情報、対地速度情報、対地方位情報は、特に大型の船舶に設置が義務づけられているAISによって取得される。
この発明においては、船舶の位置に基づいて複数の運航情報が選択されて使用される。例えば、海流を推定すべき海域を航行する2隻以上の船舶、近接して航行する2隻以上の船舶等、が選択され、その海域の海流ベクトルの推定(算出)に使用される。ここで、「複数の運航情報」は、必ずしも複数の船舶におけるものでないことは前記と同様である。
本発明の請求項5に係る海流推定方法において、前記運航情報には、前記運航情報が取得された際の前記船舶の位置が特定された位置情報、及び前記位置情報が取得された時刻が特定された時刻情報が含まれ、前記位置情報及び前記時刻情報に基づいて前記対地速度ベクトルを算出することを特徴とする。
この発明においては、対地速度情報と対地方位情報を用いる代わりに、運航情報における位置情報と時刻情報を用い、船舶の位置の時間変化から、対地速度ベクトルが算出される。
本発明の請求項6に係る海流推定方法は、前記船首方位が特定された船首方位情報、及び前記位置情報を船舶自動識別システム(Automatic Identification System:AIS)によって取得することを特徴とする。
この発明においては、位置情報も船首方位情報と同様に、AISによって取得される。
この発明においては、海流ベクトルの算出に用いる情報(運航情報によって得られた対地速度ベクトル、船首方位等や、これら以外に海流ベクトルの算出に用いるパラメータ)が、より高精度に海流ベクトルが算出できるように補正されてから使用される。
本発明の請求項8に係る海流推定方法は、前記海流ベクトルに関する情報をパラメータとし、各前記運航情報毎に運航情報別目的関数を作成し、複数の前記運航情報毎の前記運航情報別目的関数の総和である目的関数を最適化する前記海流ベクトルを算出することを特徴とする。
この発明においては、最適化法によって海流ベクトルが推定される。ここでは、複数の運航情報における対地速度ベクトル、船首方位と海流ベクトルを用いて定義される目的関数の最適値(例えば最小値)を与える海流ベクトルが、推定される海流ベクトルであるとされる。目的関数は、運航情報毎に定義された運航情報別目的関数の総和として表される。
本発明の請求項9に係る海流推定方法は、前記海流ベクトルに関する情報をパラメータとして用い各前記運航情報を用いて運航情報別目的関数を作成し、複数の前記運航情報毎の前記運航情報別目的関数に重み係数を乗じた値の総和である目的関数を最適化する前記海流ベクトルを算出し、前記運航情報毎の前記重み係数の設定によって前記補正を行うことを特徴とする。
この発明においては、前記の補正は、運航情報毎の重み係数の設定によって行われる。
本発明の請求項10に係る海流推定方法は、前記重み係数を、前記運航情報が取得された位置と前記海流を推定する位置との差、前記運航情報が取得された時刻と前記海流を推定する時刻との差、前記運航情報を取得した船舶の種類、あるいは前記運航情報を用いて過去に行われた海流ベクトルの算出結果、のうちの少なくとも1つに基づき設定することを特徴とする。
この発明においては、重み係数の設定は、位置、時刻、船舶の種類、過去の算出履歴に基づいて設定される。これによって、使用される運航情報の優先度が設定される。
請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の海流推定方法に基づいて海流ベクトルを推定する海流推定システムであって、複数の前記船舶の前記運航情報を取得する情報取得部と、前記取得した前記運航情報を記憶する記憶手段と、前記海域を特定の時刻に航行する複数の前記船舶をリストアップするリストアップ手段と、リストアップされた前記船舶の前記運航情報を前記記憶手段から読み取る読取手段と、読み取られた前記運航情報に基づいて、前記海流ベクトルを算出する海流ベクトル算出部とを具備することを特徴とする。
この発明においては、情報取得部が、複数の船舶の運航情報を入手し、この運行情報は記憶手段に記憶される。これらの船舶のうち、リストアップ手段によって対象となる海域を特定の時刻に航行する船舶がリストアップされ、これに対応する運行情報が記憶手段から読み取られる。海流ベクトル算出部は、このように読み取られた運行情報に基づいて海流ベクトル(海流の向き、強さ)を算出する。
本発明の請求項12に係る海流推定システムにおいて、前記情報取得部は、予め予測された海象情報を取得し、前記海流ベクトル算出部は、推定された前記海流ベクトルを前記海象情報に基づいて補正することを特徴とする。
この発明においては、例えば外部から入手した海象情報によって潮流を認識し、推定された海流ベクトルから、この潮流成分を除いた本来の海流が推定される。
本発明の請求項13に係る海流推定システムにおいて、前記海流ベクトル算出部は、複数の前記海域における前記海流ベクトルを算出することにより、海流分布を推定することを特徴とする。
この発明においては、複数の海域における海流ベクトルを推定することにより、海流分布が推定される。
本発明の請求項14に係る海流推定システムにおいて、前記海流ベクトル算出部は、予め予測された複数の前記海域における海流分布に対して、算出された前記海流ベクトルを同化させ、新たな海流分布を推定することを特徴とする。
この発明においては、計算により予め予測された海流分布が存在する場合に、この海流分布に対して、推定された海流ベクトルのデータを同化させることにより、より高精度の海流分布が算出される。
本発明の請求項15に係る海流推定システムは、推定された前記海流分布を元にして、航路の指示を海上の船舶に対して行う航路指示部を具備することを特徴とする。
この発明においては、航路指示部が、推定された海流分布を元にして算出された最適な航路の指示を行う。
ここで、対地速度ベクトルと船首方位は、船舶の運航に関する状況を特定する運航情報によって求めることができるため、船舶の通常の設備と運航情報を利用して海流ベクトルの推定を特に容易に行うことができる。特に、正確な対地速度情報、対地方位情報、船首方位情報は、大型の船舶に搭載が義務付けられているAISによって容易に入手することができる。これにより、特別の運航情報取得手段を用いることなく、上記の算出を高精度かつ容易に行うことができる。
また、位置情報、時刻情報も、対地速度情報及び船首方位情報と共に使用することによって、より高精度で海流ベクトルの算出を行うことができる。この際、位置情報も、AISによって正確な情報を容易に入手することができる。位置情報と時刻情報に基づいて対地速度ベクトルを正確に算出し、これによってより高精度に海流ベクトルを算出することもできる。また、位置情報によって海流ベクトルを得た船舶の航行する海域を特定することができる。
また、運航情報を用いて目的関数を作成し、最適化法によって海流ベクトルを推定することにより、より広範囲のデータを用いることによって、より信頼性の高い海流ベクトルを推定することができる。この際、海流ベクトルを算出すべき位置、時刻等を考慮して運航情報別目的関数の重み付けを設定すれば、位置、時刻等に応じて最も確度の高い海流ベクトルを推定することができる。
また、複数の海域における海流ベクトルを推定し、広域の海流分布も推定することができる。この際、海象情報を用いて、得られた海流分布から潮流成分を除いた本来の海流分布を得ることもできる。
また、予め推定される低精度の海流分布がある場合には、推定された海流ベクトルのデータをこれに同化させ、より高精度の海流分布を得ることができる。こうして推定された海流分布を用いて、最適化された航路の指示を行うこともできる。
10 情報取得部
11 アンテナ
20 サーバ(海流ベクトル算出部)
21 記憶装置
22 航路指示部
100 海流
θW、θW1、θW2 船首方位
VS、VS1、VS2 対地速度ベクトル
VC 海流ベクトル
Claims (15)
- 海上の船舶の運航に関する状況が特定された運航情報を複数用いることによって海流の向き及び強さを示す海流ベクトルを推定する海流推定方法であって、
前記運航情報として海流を推定する海域を通る複数の前記船舶の個船毎の対地速度ベクトル及び前記船舶の船首方位を取得し、個船毎の前記対地速度ベクトル及び前記船首方位に基づいて、複数の前記船舶の航行する前記海域における前記海流ベクトルを算出するとともに、前記運航情報を取得する複数の前記船舶の隻数を増すことにより前記海流ベクトルの推定確度を上げることを特徴とする海流推定方法。 - 前記運航情報には、前記船舶の対地速度が特定された対地速度情報、及び前記船舶の対地方位が特定された対地方位情報が含まれ、前記対地速度及び前記対地方位から求めた前記対地速度ベクトルを用いて前記海流ベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の海流推定方法。
- 前記船首方位が特定された船首方位情報、前記対地速度情報、及び前記対地方位情報を船舶自動識別システム(Automatic Identification System:AIS)によって取得することを特徴とする請求項2に記載の海流推定方法。
- 前記運航情報には、前記運航情報が取得された際の前記船舶の位置が特定された位置情報が含まれ、当該位置情報に基づいて前記海域における前記海流ベクトルを算出することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の海流推定方法。
- 前記運航情報には、前記運航情報が取得された際の前記船舶の位置が特定された位置情報、及び前記位置情報が取得された時刻が特定された時刻情報が含まれ、前記位置情報及び前記時刻情報に基づいて前記対地速度ベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の海流推定方法。
- 前記船首方位が特定された船首方位情報、及び前記位置情報を船舶自動識別システム(Automatic Identification System:AIS)によって取得することを特徴とする請求項5に記載の海流推定方法。
- 前記海流ベクトルの算出に用いる情報を、前記運航情報及び/又は前記運航情報の取得状況に基づいて補正することを特徴とする請求項1から請求項6のうちの1項に記載の海流推定方法。
- 前記海流ベクトルに関する情報をパラメータとし、各前記運航情報毎に運航情報別目的関数を作成し、
複数の前記運航情報毎の前記運航情報別目的関数の総和である目的関数を最適化する前記海流ベクトルを算出することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の海流推定方法。 - 前記海流ベクトルに関する情報をパラメータとして用い各前記運航情報を用いて運航情報別目的関数を作成し、
複数の前記運航情報毎の前記運航情報別目的関数に重み係数を乗じた値の総和である目的関数を最適化する前記海流ベクトルを算出し、前記運航情報毎の前記重み係数の設定によって前記補正を行うことを特徴とする請求項7に記載の海流推定方法。 - 前記重み係数を、前記運航情報が取得された位置と前記海流を推定する位置との差、前記運航情報が取得された時刻と前記海流を推定する時刻との差、前記運航情報を取得した船舶の種類、あるいは前記運航情報を用いて過去に行われた海流ベクトルの算出結果、のうちの少なくとも1つに基づき設定することを特徴とする請求項9に記載の海流推定方法。
- 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の海流推定方法に基づいて海流ベクトルを推定する海流推定システムであって、複数の前記船舶の前記運航情報を取得する情報取得部と、前記取得した前記運航情報を記憶する記憶手段と、前記海域を特定の時刻に航行する複数の前記船舶をリストアップするリストアップ手段と、リストアップされた前記船舶の前記運航情報を前記記憶手段から読み取る読取手段と、読み取られた前記運航情報に基づいて、前記海流ベクトルを算出する海流ベクトル算出部とを具備することを特徴とする海流推定システム。
- 前記情報取得部は、予め予測された海象情報を取得し、前記海流ベクトル算出部は、推定された前記海流ベクトルを前記海象情報に基づいて補正することを特徴とする請求項11に記載の海流推定システム。
- 前記海流ベクトル算出部は、複数の前記海域における前記海流ベクトルを算出することにより、海流分布を推定することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の海流推定システム。
- 前記海流ベクトル算出部は、予め予測された複数の前記海域における海流分布に対して、算出された前記海流ベクトルを同化させ、新たな海流分布を推定することを特徴とする請求項13に記載の海流推定システム。
- 推定された前記海流分布を元にして、航路の指示を海上の船舶に対して行う航路指示部を具備することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の海流推定システム。
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