JP6752253B2

JP6752253B2 - Avoidance support device

Info

Publication number: JP6752253B2
Application number: JP2018150467A
Authority: JP
Inventors: 紳也中村; 尚樹岡田
Original assignee: Japan Marine Science Inc
Current assignee: Japan Marine Science Inc
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2038-08-09
Also published as: JP2020027343A

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 avoidance support device, for example, a technique for calculating an optimum ship maneuvering method for avoiding a collision with another ship.

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。衝突危険度の算出の際には、船舶の周囲に楕円状の排他的領域が定義される。この排他的領域の大きさは、自船および他船の全長および速力等に基づいて定められる。また、当該文献には、避航操船空間上の選好度および衝突危険度に基づき閉塞度を算出する方法が示される。閉塞度は、自船が有する避航操船の選択肢が他船との関係でどの程度閉塞されるかを表す。 Non-Patent Documents 1 and 2 show a method of expressing the preference relationship of the ship operator at the present time by the utility value of the avoidance maneuvering space. The avoidance maneuvering space is a space that combines the course change angle and the speed change rate of the course, and the utility value is calculated for each position in this space. The utility value is obtained by subtracting the objective collision risk with other vessels according to the change in course and speed from the subjective preference of the operator due to the change in course and speed. An elliptical exclusive area is defined around the vessel when calculating the risk of collision. The size of this exclusive area is determined based on the total length and speed of the own ship and other ships. In addition, the document describes a method of calculating the degree of obstruction based on the degree of preference in the avoidance maneuvering space and the degree of collision risk. The degree of blockage indicates how much the ship's options for avoidance maneuvering are blocked in relation to other ships.

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 avoidance support device that presents prediction information necessary for avoidance determination to a ship operator. The avoidance support device calculates the collision risk and the degree of blockage for each position on a plurality of routes that the own ship can select in the future from the relationship with the predicted position of another ship in the future, and the degree of blockage for each position. Is displayed on the screen.

特開平９−２２５００号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-22500

長澤、他３名、“避航操船環境の困難度−II．−シミュレーションによる評価に向けて−”、日本航海学会論文集、８８号、１９９３年、ｐ．１３７−１４４Nagasawa and 3 others, "Difficulty of Evasion and Maneuvering Environment-II.-Toward Evaluation by Simulation-", Proceedings of the Japan Voyage Society, No. 88, 1993, p. 137-144 長澤、他３名、“Assessment of High Speed Navigation in a Congested Area by the Traffic Simulation”、ＦＡＳＴ’９３、Ｖｏｌ．２（１９９３）、ｐ．１３４９−１３５７Nagasawa and 3 others, "Assessment of High Speed Navigation in a Congested Area by the Traffic Simulation", FAST'93, Vol. 2 (1993), p. 1349-1357

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の技術では、衝突危険度を算出するための排他的領域は、例えば、遠洋、近海、湾内といった海域の輻輳状況を考慮することなく、単に船舶の全長等に基づいて定められる。このため、当該衝突危険度等を反映して自動的に避航操船方法を定めるような場合を想定すると、例えば、輻輳度が高い湾内であっても、輻輳度が低い遠洋であっても、同じような他船に同じような状況で遭遇すれば、同じような避航操船方法が選択される。 For example, an avoidance support device as shown in Patent Document 1 is known as a device for safely avoiding a ship and saving manpower for a ship. The avoidance support device can play one of the main technologies required for autonomous navigation of a ship. Here, in the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1, the exclusive area for calculating the collision risk is simply a ship without considering the congestion situation of the sea area such as the open sea, the near sea, and the bay. It is determined based on the total length of the. Therefore, assuming a case where the avoidance maneuvering method is automatically determined by reflecting the collision risk, for example, it is the same regardless of whether it is in a bay with a high degree of congestion or in the open sea with a low degree of congestion. If such another ship is encountered in a similar situation, a similar avoidance maneuvering method will be selected.

一方、現実社会では、操船者は、例えば、遠洋で他船に遭遇した際には他船に対して十分な距離を保てるように避航操船を行い、湾内で他船に遭遇した際には他船に対して必要最小限の距離を保てるように避航操船を行う場合が多い。このようなことから、非特許文献１，２や特許文献１の技術を用いて自動的に避航操船方法を定めた場合、現実とは乖離した操船が行われる恐れがある。 On the other hand, in the real world, for example, when a ship operator encounters another ship in the open sea, he / she performs avoidance maneuvering so as to keep a sufficient distance from the other ship, and when he / she encounters another ship in the bay, the other ship. In many cases, avoidance maneuvers are carried out so as to maintain the minimum necessary distance to the ship. For this reason, when the avoidance maneuvering method is automatically determined by using the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1, there is a possibility that the ship maneuvering deviates from the reality.

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、海域の輻輳状況に応じた現実的な避航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 the above, and one of the objects thereof is to provide an avoidance support device that enables realistic avoidance maneuvering according to a congestion situation in a sea area.

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 and accompanying drawings herein.

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。 A brief description of typical embodiments of the inventions disclosed in the present application is as follows.

一実施の形態による避航支援装置は、危険度算出部と、閉塞度算出部と、サイズ設定部とを有する。危険度算出部は、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、自船または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を用いて算出する。閉塞度算出部は、自船が有する避航操船の選択肢が他船との関係でどの程度閉塞されるかを表す閉塞度を算出する。サイズ設定部は、閉塞度算出部で算出された閉塞度に応じて、危険度算出部で用いるバンパー領域のサイズを可変設定する。 The avoidance support device according to the embodiment includes a risk calculation unit, a blockage calculation unit, and a size setting unit. The risk calculation unit calculates the risk of collision with another ship when the own ship performs avoidance maneuvering, using the elliptical bumper area set around the reference ship that is one of the own ship or the other ship. To do. The obstruction degree calculation unit calculates the obstruction degree indicating how much the avoidance maneuvering options of the own ship are obstructed in relation to other ships. The size setting unit variably sets the size of the bumper area used in the risk calculation unit according to the blockage calculated by the blockage calculation unit.

前記一実施の形態によれば、海域の輻輳状況に応じた現実的な避航操船が可能になる。 According to the above-described embodiment, realistic avoidance maneuvering according to the congestion situation in the sea area becomes possible.

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。It is the schematic which shows the configuration example around the avoidance support device by one Embodiment of this invention. 自船と他船が衝突し得る状況の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the situation which the own ship and another ship may collide. 図１の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。It is a figure which shows an example of the processing result of the preference degree calculation part in the avoidance support device of FIG. 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る。It is a figure explaining an example of the processing content of the risk calculation part in the avoidance support device of FIG. 図４におけるバンパー領域を説明する補足図である。It is a supplementary figure explaining the bumper region in FIG. 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。It is a figure which shows an example of the processing result of the risk calculation part in the avoidance support device of FIG. 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。It is a figure which shows an example of the processing result of the utility value calculation part in the avoidance support device of FIG. 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。It is a flow chart which shows an example of the schematic processing contents of the main part in the avoidance support device of FIG. 図１の避航支援装置におけるバンパーサイズ設定部によって設定されるバンパー領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the bumper area set by the bumper size setting part in the avoidance support device of FIG. 図１の避航支援装置におけるバンパーサイズ設定部によって設定されるバンパー領域の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the bumper area set by the bumper size setting part in the avoidance support device of FIG. 図９のバンパー領域を用いて算出された衝突危険度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the collision risk calculated using the bumper region of FIG. 図１１の衝突危険度に基づき算出された効用値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the utility value calculated based on the collision risk degree of FIG. 図１０のバンパー領域を用いて算出された衝突危険度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the collision risk calculated using the bumper region of FIG. 図１３の衝突危険度に基づき算出された効用値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the utility value calculated based on the collision risk degree of FIG. 図１の避航支援装置を用いて湾内を避航操船する際の避航ルートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the avoidance route at the time of avoidance maneuvering in a bay using the avoidance support device of FIG. 図１の避航支援装置を用いて遠洋を避航操船する際の避航ルートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the avoidance route at the time of avoidance maneuvering in the open sea using the escape support device of FIG.

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 addition, in all the drawings for explaining the embodiment, in principle, the same members are designated by the same reference numerals, 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 support device >>
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example around an escape support device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the ship information acquisition unit 11 uses various mechanisms to provide information on its own ship (course, speed and position) and information on one or more other ships existing within a predetermined range around the ship (course, speed and position). Course, speed and position) and get. The various mechanisms are typically any or a combination of AIS (Automatic Identification System) 30, radar 31, camera 32, azimuth sensor 35, speed sensor 36, 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。 AIS is a system for acquiring information on other ships and own ships by exchanging ship information such as the position, course, speed, and destination of the ship between ships or between ships and land by wireless communication. The radar 31 and the camera 32 acquire information on the other ship by detecting the relative course, speed, and position of each other ship existing in the vicinity of the own ship. The azimuth sensor 35 is a gyro compass or the like, and detects the 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. GPS37 detects the position of its own ship.

避航支援装置１０は、効用値算出部２０と、閉塞度算出部２１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、バンパーサイズ設定部２５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 avoidance support device 10 includes a utility value calculation unit 20, a blockage degree calculation unit 21, a route setting unit 22, and a ship maneuvering instruction unit 23. The utility value calculation unit 20 includes a preference degree calculation unit 24, a bumper size setting unit 25, and a risk degree calculation unit 26. The escape support 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, and for example, a part of the avoidance support device 10 may be realized by dedicated hardware.

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、自船または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。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。 The risk calculation unit 26 sets the collision risk with the other ship when the own ship performs the avoidance maneuver at each position of the avoidance maneuvering space around the reference ship which is one of the own ship or the other ship. It is calculated using the elliptical bumper region (in other words, the exclusive region). The avoidance maneuvering space is a space that combines the options of the needle change angle and the shift rate options from the current state, and represents the options (in other words, the number of steps) that can be taken when performing the avoidance maneuvering. The preference calculation unit 24 calculates the preference for each position in the avoidance maneuvering space, which represents the subjective preference of the operator associated with the selection of each position.

閉塞度算出部２１は、自船が有する避航操船の選択肢が他船との関係でどの程度閉塞されるかを表す閉塞度を算出する。通常、海域の輻輳度が高ければ避航操船の選択肢が狭まり（すなわち閉塞度が高まり）、海域の輻輳度が低ければ避航操船の選択肢が広がる（すなわち閉塞度が低下する）。したがって、閉塞度は、実質的に、海域の輻輳状況を表すことができる。 The obstruction degree calculation unit 21 calculates the obstruction degree indicating how much the avoidance maneuvering options of the own ship are obstructed in relation to other ships. Generally, a high degree of congestion in a sea area narrows the options for avoidance maneuvers (that is, a degree of blockage), and a low degree of congestion in a sea area expands options for avoidance maneuvers (that is, a decrease in the degree of blockage). Therefore, the degree of obstruction can substantially represent the congestion situation in the sea area.

バンパーサイズ設定部２５は、閉塞度算出部２１で算出された閉塞度に応じて、危険度算出部２６で用いるバンパー領域のサイズを可変設定する。具体的には、バンパーサイズ設定部２５は、閉塞度が高いほどバンパー領域のサイズを小さく設定する。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。 The bumper size setting unit 25 variably sets the size of the bumper area used by the risk calculation unit 26 according to the blockage degree calculated by the blockage degree calculation unit 21. Specifically, the bumper size setting unit 25 sets the size of the bumper region smaller as the degree of closure increases. The utility value calculation unit 20 calculates the utility value by subtracting the collision risk by the risk calculation unit 26 from the preference by the preference calculation unit 24 for each position in the avoidance maneuvering space.

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（代表的には変針点）を介して結んだ経路である。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。操船指示部２３は、例えば、効用値算出部２０からの効用値が最大となる変針角および変速率を認識し、当該変針角および変速率を自動操縦装置１５へ指示する。 The route setting unit 22 stores a scheduled route on an electronic chart set in advance by a ship operator or the like. The planned route is a route connecting the starting point and the target point via a plurality of waypoints (typically, changing points). The electronic chart is stored in a non-volatile storage device 14 such as a hard disk. For example, the ship maneuvering instruction unit 23 recognizes the needle change angle and the shift rate at which the utility value from the utility value calculation unit 20 is maximized, and instructs the autopilot device 15 of the needle change angle and the shift rate.

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、避航操船を行いながら、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 so as to change the needle toward the instructed needle change angle, a device that automatically controls the engine output so as to shift the gear to the instructed gear shifting rate, and the like. The autopilot device 15 receives its own ship information (current course, speed, position) from the ship information acquisition unit 11 and the planned route information from the route setting unit 22, and responds to the instruction from the ship maneuvering instruction unit 23. Autopilot to the target point while maneuvering the ship as appropriate. The result display device 13 is a display or the like, and displays, for example, a three-dimensional graph (utility value for each position in the avoidance maneuvering space) showing the calculation result of the utility value by the utility value calculation unit 20.

《避航支援装置の各部の詳細》
図２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２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、図１に示した避航支援装置１０を用いて、少ないロスで衝突を回避するための避航操船方法を探索する。 << Details of each part of the escape support device >>
FIG. 2 is a diagram showing an example of a situation in which the own ship and another ship may collide. In the example of FIG. 2, the own ship OS is traveling northward at a predetermined speed, and the other ship TS is traveling westward at a predetermined speed. If the own ship OS and the other ship TS continue to proceed as they are, there is a possibility of collision after a predetermined time (closest contact time (Tcpa)). In this case, the OS of the own ship looking at the TS of the other ship on the right side is obliged to avoid collision. In such a case, the own ship OS uses the avoidance support device 10 shown in FIG. 1 to search for an avoidance maneuvering method for avoiding a collision with a small loss.

図３は、図１の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３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. 3 is a diagram showing an example of a processing result of the preference calculation unit in the avoidance support device of FIG. In FIG. 3, the horizontal axis is the needle change angle [deg], and the original course is set to 0 [deg], and the range from the left change needle 60 [deg] to the right change needle 60 [deg] is shown. The vertical axis represents the shift rate [%], and indicates a range from 0 [%] to 100 [%] with the original speed as 100 [%]. The above-mentioned avoidance maneuvering space 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３に示される選好度Ｐｂ（Ｘ_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。式（１）における各項は、式（２）および式（３）に示される指数関数によって定められる。図１の選好度算出部２４は、変針角（Ｘ_i）と変速率（Ｘ_j）との組み合わせ毎に、式（１）の選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）を算出する。
Ｐｂ（Ｘ_i,j）＝Ｐｂ（Ｘ_i,0）×Ｐｂ（Ｘ_0,j） …（１）
Ｐｂ（Ｘ_i,0）＝ｅｘｐ（−ａ_c×ΔＣｏ） …（２）
Ｐｂ（Ｘ_0,j）＝ｅｘｐ（−ａ_v×ΔＶ） …（３） On the other hand, the height axis is the degree of preference, and represents that the preference increases as it approaches "1.0" and decreases as it approaches "0". Normally, the operator prefers to subjectively maintain the original course and the original speed in the absence of obstacles such as other vessels and land areas, and prefers not to change the course and speed as much as possible. The preference Pb (X _{i, j} ) shown in FIG. 3 is determined by the arithmetic expression shown in the equation (1), reflecting the subjectivity of the ship operator. Each term in the equation (1) is defined by the exponential function shown in the equations (2) and (3). The preference calculation unit 24 of FIG. 1 calculates the preference Pb (X _{i, j} ) of the equation (1) for each combination of the needle change angle (X _i ) and the shift rate (X _j ).
Pb (X _{i, j} ) = Pb (X _{i, 0} ) × Pb (X _{0, j} )… (1)
_{Pb (X i, 0) =} exp (-a c × ΔCo) ... (2)
_{Pb (X 0, j) =} exp (-a v × ΔV) ... (3)

式（２）の変針選好度Ｐｂ（Ｘ_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、式（３）の変速選好度Ｐｂ（Ｘ_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“ａ_c”および“ａ_v”は予め設定される係数であり、“ａ_c”は、右変針時と左変針時で異なる値に設定されてもよい。 The needle change preference Pb (X _{i, 0} ) in the equation (2) represents the preference when the shift rate is 100 [%] and the needle change angle is changed from 0 [deg] to “ΔCo”. On the other hand, the shift preference Pb (X _{0, j} ) in the equation (3) is the preference when the shift angle is 0 [deg] and the shift rate is changed from 100 [%] to "ΔV". Represent. 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 ..

図４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５は、図４におけるバンパー領域を説明する補足図である。図６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２に示したようなケースにおいて、危険度算出部２６は、図６に示されるような処理結果を生成する。図６において、横軸および縦軸は、図３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. 4 is a diagram for explaining an example of the processing content of the risk calculation unit in the escape support device of FIG. 1, and FIG. 5 is a supplementary diagram for explaining the bumper region in FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of a processing result of the risk calculation unit in the escape support device of FIG. For example, in the case shown in FIG. 2, the risk calculation unit 26 generates the processing result as shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis and the vertical axis are the same avoidance maneuvering space as in the case of FIG. The height axis is the collision risk, and represents that the risk increases as it approaches "1.0" and decreases as it approaches "0".

危険度算出部２６は、図６の避航操船空間の各位置毎に、図４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４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 of FIG. 6 by using the method shown in FIG. FIG. 4 shows the 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 to a predetermined course at a high speed Vo. On the other hand, the other ship TS is located at the coordinates (Xt, Yt) on the absolute axis and travels to a predetermined course at a speed Vt.

ここで、自船ＯＳまたは他船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 or the other ship TS is the reference ship, and the other is the target ship. The position of the reference vessel is defined at the origin on the relative axis, the course of the reference vessel is defined at the Y axis on the relative axis, and the axis orthogonal to it is defined at 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, but 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, travels at the relative speed Vr to the relative course 43 obtained by the 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 the change angle and shift rate based on the position of the avoidance maneuvering space in the own ship information from the ship information acquisition unit 11 in FIG. Further, the position, course, and speed of the other ship TS are determined based on the other ship information from the ship information acquisition unit 11 in FIG. 1, assuming that the other ship TS maintains the course and speed as it is.

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５には、短径Ａおよび長径Ｂを有する基準サイズのバンパー領域４０ａが示される。基準サイズは、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４０ａ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 region (exclusive region) 40 is set around the other vessel TS, which is the reference vessel. FIG. 5 shows a reference size bumper region 40a having a minor axis A and a major axis B. The reference size is determined based on the information of two vessels such as 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 40a, 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 and the like.

このようなバンパー領域４０（４０ａ）を用いて、図４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 region 40 (40a), as shown in FIG. 4, the risk function 41, which sequentially changes from the maximum value to the minimum value from the position of the other ship TS toward the outer circumference of the bumper region 40. 42 is defined. Specifically, the risk function 41 is for the Y-axis (relative axis), has a maximum value of "1.0" at the origin coordinates of the Y-axis (relative axis), which is the position of the other ship TS, and has a bumper region 40. The maximum and minimum coordinates of the Y-axis (relative axis) where the outer circumference is located are the minimum values (for example, "0"). Similarly, the risk function 42 is for the X-axis (relative axis), has a maximum value of "1.0" at the origin coordinates of the X-axis (relative axis), and has an X-axis (relative axis) in which the outer periphery of the bumper region 40 is located. ) Is the minimum value (for example, “0”) at the maximum and 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 calculation unit 26 calculates the collision risk by calculating the values of the risk functions 41 and 42 according to the positions in the bumper region 40 through which the own ship OS (target ship) will pass in the future. Specifically, the risk calculation unit 26 sets 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 travels 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（Ｘ_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（Ｘ_i,j）が高まるような重み付けがなされている。
Ｒ（Ｘ_i,j）＝ｍａｘ（Ｒｘ，Ｒｙ）×（１−Ｔｃｐａ／Ｗｔｃｐａ） …（４） Then, as shown in the equation (4), the risk calculation unit 26 performs a predetermined weighting on the larger value of the Y-axis collision risk Ry or the X-axis collision risk Rx to obtain the collision risk R ( X _{i, j} ) is calculated. In the formula (4), "Tcpa" is the closest time and "Wtcppa" is a preset fixed time. In the formula (4), weighting is performed so that the shorter the closest contact time (Tcpa), the higher the collision risk R (X _{i, j} ).
R (X _{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６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（Ｘ_i,j）の代わりに、式（５）の衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）が用いられる。式（５）の衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_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（Ｘ_i,j）によって定められる。
Further, in reality, there may be q ships (q is an integer of 2 or more) instead of one other ship TS within a predetermined range. Along with this, the target other ship TS (that is, the other ship TS having the greatest influence) may be different for each position of the avoidance maneuvering space of FIG. Therefore, in practice, the collision risk Rk (X _{i, j} ) of the equation (5) is used instead of the collision risk R (X _{i, j} ) of the equation (4). The collision risk Rk (X _{i, j} ) of the equation (5) is the collision risk R (X) with respect to the other ship TS having the greatest influence among the single or multiple other ship TS for each position in the avoidance maneuvering space. Determined by _{i, j} ).

図７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７において、横軸および縦軸は、図３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７の避航操船空間の各位置毎に、式（６）に示されるように、式（１）の選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）から式（５）の衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）を減算することで効用値ｕ（Ｘ_i,j）を算出する。この際に、衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）は、詳細には、所定の係数αで重み付けされる。
ｕ（Ｘ_i,j）＝Ｐｂ（Ｘ_i,j）−α×Ｒｋ（Ｘ_i,j） …（６） FIG. 7 is a diagram showing an example of a processing result of the utility value calculation unit in the avoidance support device of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis and the vertical axis are the same avoidance maneuvering space as in the case of FIG. The height axis is a utility value, and indicates that the effect increases as it approaches "1.0" and decreases as it approaches "0". The utility value calculation unit 20 collides with the preference Pb (X _{i, j} ) of the equation (1) to the equation (5) at each position of the avoidance maneuvering space of FIG. 7, as shown in the equation (6). The utility value u (X _{i, j} ) is calculated by subtracting the risk level Rk (X _{i, j} ). At this time, the collision risk Rk (X _{i, j} ) is specifically weighted by a predetermined coefficient α.
u (X _{i, j} ) = Pb (X _{i, j} ) −α × Rk (X _{i, j} )… (6)

このような演算に伴い、図７の効用値は、図３の選好度から図６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（Ｘ_i,j）が最大となる方法であり、図７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 calculation, the utility value of FIG. 7 is obtained by subtracting the collision risk of FIG. 6 from the preference of FIG. The optimum avoidance maneuvering method is the method in which the utility value u (X _{i, j} ) is maximized, and in the example of FIG. 7, the method is to maintain the speed and change the needle to the right with a needle change angle of 18 [deg]. .. The ship maneuvering instruction unit 23 of FIG. 1 instructs the autopilot 15 as the optimum avoidance maneuvering method for the needle change angle and the shift rate corresponding to the position of the avoidance maneuvering space where the utility value is maximized.

次に、図１の閉塞度算出部２１の詳細な処理内容について説明する。閉塞度算出部２１は、式（１）の選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）と式（５）の衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）とを用いて、式（７）に基づき閉塞度ＢＣを算出する。式（７）の閉塞度ＢＣは、概略的には、避航操船空間の各位置で得られる衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）の積算値に基づいて算出され、詳細には、衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）を選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）で重み付けした結果の積算値に基づいて算出される。
Next, the detailed processing contents of the blockage degree calculation unit 21 of FIG. 1 will be described. The blockage degree calculation unit 21 uses the preference degree Pb (X _{i, j} ) of the formula (1) and the collision risk degree Rk (X _{i, j} ) of the formula (5), and the blockage degree calculation unit 21 is based on the formula (7). Calculate BC. The degree of blockage BC of the formula (7) is roughly calculated based on the integrated value of the degree of collision risk Rk (X _{i, j} ) obtained at each position in the avoidance maneuvering space, and more specifically, the degree of collision risk. It is calculated based on the integrated value of the result of weighting Rk (X _{i, j} ) with the preference Pb (X _{i, j} ).

図６の例では、他船ＴＳが１隻であるため、避航操船空間の限られた範囲で衝突危険度が高まっている。ただし、他船ＴＳの数が増えると、避航操船空間の広い範囲で衝突危険度が高まり、その積算値で得られる閉塞度ＢＣも高まり得る。すなわち、閉塞度ＢＣは、避航操船で採り得る選択肢の広さ（この選択肢の広さに伴う閉塞感の程度）を表すと共に、実質的に、海域の輻輳状況を表すことができる。なお、式（７）における選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）による重み付けは、より好まれる選択肢で衝突危険度が高まるほど閉塞度ＢＣが高まるということを意味する。 In the example of FIG. 6, since there is only one other ship TS, the collision risk is increased in a limited range of the avoidance maneuvering space. However, as the number of TSs of other vessels increases, the risk of collision increases over a wide area of the avoidance maneuvering space, and the degree of blockage BC obtained from the integrated value can also increase. That is, the degree of blockage BC can represent the range of options that can be taken by the avoidance maneuver (the degree of blockage that accompanies the wide range of options), and can substantially represent the congestion situation in the sea area. In addition, the weighting by the preference degree Pb (X _{i, j} ) in the equation (7) means that the degree of obstruction BC increases as the collision risk increases in the more preferred option.

《避航支援装置の概略動作》
図８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８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８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）。 << Outline operation of escape support device >>
FIG. 8 is a flow chart showing an example of schematic processing contents of the main part of the avoidance support device of FIG. The avoidance support device 10 repeatedly executes the flow shown in FIG. 8 at predetermined control cycles. In FIG. 8, the avoidance support device 10 acquires own ship information (course, speed, position) and other ship information (course, speed, position) existing within a predetermined range from the ship information acquisition unit 11 (course, speed, position). Step S101).

次いで、避航支援装置１０は、選好度算出部２４に、式（１）に示した選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）を算出させる。また、避航支援装置１０は、危険度算出部２６に、図５に示した基準サイズのバンパー領域４０ａを用いて式（５）の衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）を算出させる（ステップＳ１０２）。続いて、避航支援装置１０は、閉塞度算出部２１に、ステップＳ１０２で算出された選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）および衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）に基づいて式（７）に示した閉塞度ＢＣを算出させる（ステップＳ１０３）。 Next, the avoidance support device 10 causes the preference degree calculation unit 24 to calculate the preference degree Pb (X _{i, j} ) represented by the equation (1). Further, the avoidance support device 10 causes the risk calculation unit 26 to calculate the collision risk Rk (X _{i, j} ) of the equation (5) using the bumper region 40a of the reference size shown in FIG. 5 (step S102). ). Subsequently, the avoidance support device 10 tells the blockage degree calculation unit 21 to the equation (7) based on the preference Pb (X _{i, j} ) and the collision risk Rk (X _{i, j} ) calculated in step S102. The indicated degree of obstruction BC is calculated (step S103).

次いで、避航支援装置１０は、バンパーサイズ設定部２５に、ステップＳ１０３で算出された閉塞度ＢＣに応じてバンパー領域４０のサイズを可変設定させる（ステップＳ１０４）。具体的には、バンパーサイズ設定部２５は、閉塞度ＢＣが高いほど、バンパー領域４０のサイズを小さく設定する。この際に、バンパーサイズ設定部２５は、例えば、閉塞度ＢＣに応じてリニアにバンパー領域４０のサイズを可変設定してもよく、閉塞度ＢＣの範囲に応じて階段状にバンパー領域４０のサイズを可変設定してもよい。 Next, the avoidance support device 10 causes the bumper size setting unit 25 to variably set the size of the bumper region 40 according to the degree of blockage BC calculated in step S103 (step S104). Specifically, the bumper size setting unit 25 sets the size of the bumper region 40 smaller as the degree of closure BC increases. At this time, the bumper size setting unit 25 may linearly variably set the size of the bumper area 40 according to the degree of closure BC, for example, and the size of the bumper area 40 stepwise according to the range of the degree of closure BC May be variably set.

続いて、避航支援装置１０は、危険度算出部２６に、ステップＳ１０４で設定されたサイズのバンパー領域４０を用いて式（５）の衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）を算出させる（ステップＳ１０５）。次いで、避航支援装置１０は、効用値算出部２０に、ステップＳ１０２で算出された選好度Ｐｂ（Ｘ_i,j）と、ステップＳ１０５で算出された衝突危険度Ｒｋ（Ｘ_i,j）を用いて式（６）に示した効用値ｕ（Ｘ_i,j）を算出させる（ステップＳ１０６）。その後、避航支援装置１０は、操船指示部２３に、ステップＳ１０６で算出された効用値ｕ（Ｘ_i,j）に基づく最適な避航方法（変針角および速力）を決定させる（ステップＳ１０７）。 Subsequently, the avoidance support device 10 causes the risk calculation unit 26 to calculate the collision risk Rk (X _{i, j} ) of the equation (5) using the bumper region 40 of the size set in step S104 (step). S105). Next, the avoidance support device 10 uses the preference Pb (X _{i, j} ) calculated in step S102 and the collision risk Rk (X _{i, j} ) calculated in step S105 in the utility value calculation unit 20. The utility value u (X _{i, j} ) shown in the equation (6) is calculated (step S106). After that, the avoidance support device 10 causes the ship maneuvering instruction unit 23 to determine the optimum avoidance method (needle change angle and speed) based on the utility value u (X _{i, j} ) calculated in step S106 (step S107).

図９および図１０は、図１の避航支援装置におけるバンパーサイズ設定部によって設定されるバンパー領域の一例を示す図である。図９のバンパー領域４０ｂは、高い閉塞度ＢＣに伴い、図５に示した基準サイズのバンパー領域４０ａと比較して、径方向のサイズが１／３に設定される。一方、図１０のバンパー領域４０ｃは、低い閉塞度ＢＣに伴い、図５に示した基準サイズのバンパー領域４０ａと比較して、径方向のサイズが１．５倍に設定される。 9 and 10 are diagrams showing an example of a bumper region set by the bumper size setting unit in the avoidance support device of FIG. 1. The size of the bumper region 40b in FIG. 9 is set to 1/3 in the radial direction as compared with the reference size bumper region 40a shown in FIG. 5 due to the high degree of occlusion BC. On the other hand, the bumper region 40c in FIG. 10 has a radial size set to 1.5 times that of the reference size bumper region 40a shown in FIG. 5 due to the low degree of occlusion BC.

図１１は、図９のバンパー領域を用いて算出された衝突危険度の一例を示す図であり、図１２は、図１１の衝突危険度に基づき算出された効用値の一例を示す図である。図９のようにバンパー領域４０ｂのサイズが小さくなると、図４におけるリスク関数４１，４２の幅が狭まることから、図１１に示されるように、衝突危険度が高くなる変針角の範囲も図６と比較して狭まる。その結果、効用値を決める選好度および衝突危険度の内、選好度の影響が相対的に高まり、図１２に示されるように、効用値が最大となる変針角は、図７の場合と比較して、０［ｄｅｇ］側にシフトする。図１２の例では、２［ｄｅｇ］となる。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a collision risk calculated using the bumper region of FIG. 9, and FIG. 12 is a diagram showing an example of a utility value calculated based on the collision risk of FIG. .. As the size of the bumper region 40b becomes smaller as shown in FIG. 9, the widths of the risk functions 41 and 42 in FIG. 4 become narrower. Therefore, as shown in FIG. 11, the range of the needle change angle at which the collision risk increases is also shown in FIG. Narrows compared to. As a result, the influence of the preference is relatively high among the preference and the collision risk that determine the utility value, and as shown in FIG. 12, the needle angle at which the utility value is maximized is compared with that in FIG. Then, it shifts to the 0 [deg] side. In the example of FIG. 12, it is 2 [deg].

図１３は、図１０のバンパー領域を用いて算出された衝突危険度の一例を示す図であり、図１４は、図１３の衝突危険度に基づき算出された効用値の一例を示す図である。図１０のようにバンパー領域４０ｃのサイズが大きくなると、図４におけるリスク関数４１，４２の幅が広がることから、図１３に示されるように、衝突危険度が高くなる変針角の範囲も図６と比較して広がる。その結果、効用値を決める選好度および衝突危険度の内、衝突危険度の影響が相対的に高まり、図１４に示されるように、効用値が最大となる変針角は、図７の場合と比較して、０［ｄｅｇ］から離れる側にシフトする。図１４の例では、３２［ｄｅｇ］となる。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a collision risk calculated using the bumper region of FIG. 10, and FIG. 14 is a diagram showing an example of a utility value calculated based on the collision risk of FIG. .. As the size of the bumper region 40c increases as shown in FIG. 10, the width of the risk functions 41 and 42 in FIG. 4 increases. Therefore, as shown in FIG. 13, the range of the needle change angle at which the collision risk increases is also shown in FIG. Spreads in comparison with. As a result, the influence of the collision risk is relatively increased among the preference and the collision risk that determine the utility value, and as shown in FIG. 14, the needle angle at which the utility value is maximized is the same as in the case of FIG. In comparison, it shifts to the side away from 0 [deg]. In the example of FIG. 14, it is 32 [deg].

《実施の形態の主要な効果》
図１５は、図１の避航支援装置を用いて湾内を避航操船する際の避航ルートの一例を示す図である。図１６は、図１の避航支援装置を用いて遠洋を避航操船する際の避航ルートの一例を示す図である。図１５の湾内のように海域の輻輳度が高い状況では、閉塞値ＢＣが高くなり、図９に示したようにバンパー領域４０ｂのサイズは小さく設定される。この場合、図１２のような効用値に基づき、図１５に示されるように、変針角が小さい避航ルートが選択される。 << Main effects of the embodiment >>
FIG. 15 is a diagram showing an example of an escape route when maneuvering a ship in the bay using the escape support device of FIG. FIG. 16 is a diagram showing an example of an escape route when maneuvering a ship in the open sea using the escape support device of FIG. In a situation where the degree of congestion in the sea area is high, such as in the bay of FIG. 15, the blockage value BC is high, and the size of the bumper region 40b is set small as shown in FIG. In this case, based on the utility value as shown in FIG. 12, as shown in FIG. 15, an avoidance route having a small needle change angle is selected.

一方、図１６の遠洋のように海域の輻輳度が低い状況では、閉塞値ＢＣが低くなり、図１０に示したようにバンパー領域４０ｃのサイズは大きく設定される。この場合、図１４のような効用値に基づき、図１６に示されるように、変針角が大きい避航ルートが選択される。このように、図１の避航支援装置１０を用いると、遠洋で他船ＴＳ１に遭遇した際には他船ＴＳ１に対して十分な距離ＣＰＡ２を保てるように避航操船を行い、湾内で他船ＴＳ１に遭遇した際には他船ＴＳ１に対して必要最小限の距離ＣＰＡ１（＜ＣＰＡ２）を保てるように避航操船を行うことができる。 On the other hand, in a situation where the degree of congestion in the sea area is low as in the open sea of FIG. 16, the blockage value BC is low, and the size of the bumper region 40c is set large as shown in FIG. In this case, based on the utility value as shown in FIG. 14, as shown in FIG. 16, an avoidance route having a large needle change angle is selected. In this way, when the avoidance support device 10 of FIG. 1 is used, when the other ship TS1 is encountered in the open sea, the avoidance maneuver is performed so as to maintain a sufficient distance CPA2 with respect to the other ship TS1, and the other ship TS1 is operated in the bay. When the other ship TS1 is encountered, the avoidance maneuver can be performed so that the minimum necessary distance CPA1 (<CPA2) can be maintained.

すなわち、例えば、遠洋であるにも関わらず、敢えて必要最小限の距離ＣＰＡ１で他船ＴＳ１を回避するといった現実とは乖離する避航操船方法が選択される事態を防止することができる。また、湾内であるにも関わらず、敢えて、経済的損失の増大を招き得る（言い換えれば、遠洋に比べて予定航路からの逸脱率が相対的に大きくなり得る）十分な距離ＣＰＡ２で他船ＴＳ１を回避するといった現実とは乖離する避航操船方法が選択される事態を防止することができる。その結果、海域の輻輳状況に応じた現実的な避航操船が実現可能になる。 That is, for example, it is possible to prevent a situation in which an avoidance maneuvering method that deviates from the reality is selected, such as avoiding another ship TS1 at the minimum necessary distance CPA1 even though it is in the open sea. In addition, despite being in the bay, the other ship TS1 has a sufficient distance CPA2 that can intentionally increase the economic loss (in other words, the deviation rate from the planned route can be relatively large compared to the open sea). It is possible to prevent a situation in which an avoidance maneuvering method that deviates from the reality, such as avoiding the above, is selected. As a result, it becomes possible to realize a realistic avoidance maneuver according to the congestion situation in the sea area.

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。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、前述した実施の形態では、非特許文献１，２に示される避航操船方式を前提として、閉塞度に応じてバンパー領域のサイズを可変設定したが、必ずしも、当該方式のみを前提とするものではなく、少なくとも、バンパー領域を設定して衝突危険度を算出するような方式であれば、同様に適用可能である。また、閉塞度は、必ずしも、式（７）に限定されるものではなく、自船が有する避航操船の選択肢が他船との関係でどの程度閉塞されるかを表す指数であればよい。さらに、選好度、衝突危険度、効用値、閉塞度を算出する各式は、必ずしも、前述した各式に限定されず、適宜、変更されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the size of the bumper area is variably set according to the degree of blockage on the premise of the avoidance maneuvering method shown in Non-Patent Documents 1 and 2, but it is not necessarily the case that only the method is premised. Rather, at least, any method that sets the bumper area and calculates the collision risk can be applied in the same manner. Further, the degree of obstruction is not necessarily limited to the equation (7), and may be an index indicating how much the avoidance maneuvering option of the own ship is obstructed in relation to other ships. Further, the formulas for calculating the preference, collision risk, utility value, and blockage are not necessarily limited to the above-mentioned formulas, and may be changed as appropriate.

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
２１閉塞度算出部
２２航路設定部
２３操船指示部
２４選好度算出部
２５バンパーサイズ設定部
２６危険度算出部
３０ＡＩＳ
３１レーダ
３２カメラ
３５方位センサ
３６速度センサ
３７ＧＰＳ
４０，４０ａ〜４０ｃバンパー領域
４１，４２リスク関数
４３相対針路
ＯＳ自船
ＴＳ他船 10 Evasion support device 11 Ship information acquisition unit 13 Result display device 14 Electronic chart 15 Autopilot 20 Utility value calculation unit 21 Occlusion degree calculation unit 22 Route setting unit 23 Ship maneuvering instruction unit 24 Preference degree calculation unit 25 Bumper size setting unit 26 Danger Degree calculation unit 30 AIS
31 Radar 32 Camera 35 Azimuth sensor 36 Speed sensor 37 GPS
40,40a-40c Bumper area 41,42 Risk function 43 Relative course OS Own ship TS Other ship

Claims

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、前記自船または前記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を用いて算出する危険度算出部と、
前記自船が有する前記避航操船の選択肢が前記他船との関係でどの程度閉塞されるかを表す閉塞度を算出する閉塞度算出部と、
前記閉塞度算出部で算出された前記閉塞度に応じて、前記危険度算出部で用いる前記バンパー領域のサイズを可変設定するサイズ設定部と、
を有する避航支援装置。 Risk calculation to calculate the collision risk with another ship when the own ship performs avoidance maneuvering using the elliptical bumper area set around the own ship or the reference ship which is one of the other ships. Department and
An obstruction degree calculation unit that calculates the obstruction degree indicating how much the avoidance maneuvering option of the own ship is obstructed in relation to the other ship, and
A size setting unit that variably sets the size of the bumper area used in the risk calculation unit according to the blockage calculated by the blockage calculation unit.
Evasion support device with.

請求項１記載の避航支援装置において、
前記サイズ設定部は、前記閉塞度が高いほど前記バンパー領域のサイズを小さく設定する、
避航支援装置。 In the escape support device according to claim 1,
The size setting unit sets the size of the bumper region smaller as the degree of closure increases.
Escape support device.

請求項１または２記載の避航支援装置において、
前記危険度算出部は、前記基準船舶の位置から前記バンパー領域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を定義し、前記自船または前記他船の他方である対象船舶が将来的に通過する前記バンパー領域内の位置に応じた前記リスク関数の値を算出することで前記衝突危険度を算出する、
避航支援装置。 In the escape support device according to claim 1 or 2,
The risk calculation unit defines a risk function that sequentially changes from the maximum value to the minimum value from the position of the reference ship toward the outer periphery of the bumper region, and is an object that is the other of the own ship or the other ship. The collision risk is calculated by calculating the value of the risk function according to the position in the bumper region through which the ship will pass in the future.
Escape support device.

請求項１記載の避航支援装置において、
前記危険度算出部は、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、前記避航操船空間の各位置毎に、単数または複数の前記他船の中の最も影響が大きい前記他船に対する前記衝突危険度を算出し、
前記閉塞度算出部は、前記避航操船空間の各位置で得られる前記衝突危険度の積算値に基づいて前記閉塞度を算出する、
避航支援装置。 In the escape support device according to claim 1,
The risk calculation unit uses a space that combines the choice of the needle change angle and the choice of the shift rate from the current state as the avoidance maneuvering space, and at each position of the avoidance maneuvering space, in one or more of the other ships. Calculate the collision risk with the other ship that has the greatest impact,
The blockage degree calculation unit calculates the blockage degree based on the integrated value of the collision risk obtained at each position in the avoidance maneuvering space.
Escape support device.

請求項４記載の避航支援装置において、さらに、
前記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選好度算出部と、
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、
前記閉塞度算出部は、前記避航操船空間の各位置毎に前記衝突危険度を前記選好度で重み付けし、当該重み付けした結果の積算値に基づいて前記閉塞度を算出する、
避航支援装置。 In the escape support device according to claim 4, further
For each position in the avoidance maneuvering space, a preference calculation unit that calculates a preference that represents the subjective preference of the operator associated with the selection of each position, and a preference calculation unit.
A utility value calculation unit that calculates a utility value by subtracting the collision risk from the preference for each position in the avoidance maneuvering space.
Have,
The blockage degree calculation unit weights the collision risk degree with the preference degree for each position in the avoidance maneuvering space, and calculates the blockage degree based on the integrated value of the weighted result.
Escape support device.

請求項５記載の避航支援装置において、
前記危険度算出部に、基準サイズの前記バンパー領域を用いて前記衝突危険度を算出させる第１の処理と、
前記閉塞度算出部に、前記第１の処理で算出された前記衝突危険度に基づいて前記閉塞度を算出させる第２の処理と、
前記サイズ設定部に、前記第２の処理で算出された前記閉塞度に応じて前記バンパー領域のサイズを可変設定させる第３の処理と、
前記危険度算出部に、前記第３の処理で設定されたサイズの前記バンパー領域を用いて前記衝突危険度を算出させる第４の処理と、
前記効用値算出部に、前記第４の処理で算出された前記衝突危険度を用いて前記効用値を算出させる第５の処理と、
を実行する、
避航支援装置。 In the escape support device according to claim 5,
The first process of causing the risk calculation unit to calculate the collision risk using the bumper region of the reference size, and
A second process of causing the blockage degree calculation unit to calculate the blockage degree based on the collision risk calculated in the first process.
A third process of causing the size setting unit to variably set the size of the bumper region according to the degree of closure calculated in the second process.
A fourth process of causing the risk calculation unit to calculate the collision risk using the bumper region of the size set in the third process.
A fifth process of causing the utility value calculation unit to calculate the utility value using the collision risk calculated in the fourth process.
To execute,
Escape support device.

請求項５記載の避航支援装置において、
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避航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。 In the escape support device according to claim 5,
Further, it has a ship maneuvering instruction unit for instructing the needle change angle and the shift rate corresponding to the position of the avoidance maneuvering space where the utility value is maximized as the avoidance maneuvering method.
Escape support device.