JPH07129872A

JPH07129872A - 船舶衝突予防航行支援装置

Info

Publication number: JPH07129872A
Application number: JP5296152A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Arimura; 信夫有村
Original assignee: Ship Research Institute
Current assignee: Ship Research Institute
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】レーダ・データを基に危険な船舶及び危険性
のある船舶、または、捕捉欠落船を検知して、警報の種
類や危険船の位置・見合状況に関する見張り情報を操船
者に合成音声で伝達する、船舶衝突予防用警報指示装置
を提供する。【構成】レーダで収集した航行船舶のデータを計算機
で知的処理して、船上での人間による見張り報告と同様
な会話様式で、警報指示対象船舶の位置や見合状態、及
び、リクエスト船のリクエストデータに関する指示内容
の語彙リストを計算機上に作成し、合成音声で指示する
と共に、それらの船舶によって生じる自船側から見た航
路近傍の閉塞海域と他船側から見た閉塞海域、及び、自
船針路上に閉塞度の最接近時間軸上における値、また、
自船の旋回針路上閉塞度の最大値と最接近距離の最少値
を画像表示して、操船者を支援する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーダ・データを基
に危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船
を検知して、警報の種類や危険船の位置・見合状況に関
する見張り情報を操船者に合成音声で伝達する、船舶衝
突予防用警報指示装置に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、この発明は、レーダで収
集した航行船舶のデータを計算機で知的処理して、船上
での人間による見張り報告と同様な会話様式で、警報指
示対象船舶の位置や見合状態、及び、リクエスト船のリ
クエストデータに関する指示内容の語彙リストを計算機
上に作成し、合成音声で指示すると共に、それらの船舶
によって生じる自船側から見た航路近傍の閉塞海域と他
船側から見た閉塞海域、及び、自船針路上に閉塞度の最
接近時間軸上における値、また、自船の旋回針路上閉塞
度の最大値と最接近距離の最少値を画像表示して、操船
者を支援する装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術とその課題】海難事故統計を分析すると、
船舶の衝突事故の主たる原因は、危険な船舶の発見の遅
れや判断の誤りにあり、避航動作の開始時期が遅れて避
航開始時の時間的・距離的余裕がなかった場合に発生し
ている。このような要因を考慮すると、避航動作の原点
となる見合状況の的確な把握、及び避航動作の最適化が
図られるように見張りや警報等の航行環境情報を操船者
に正確、かつ、迅速に伝達し、早期に危険状態を回避で
きるように操船者を支援することが重要な課題となる。

【０００４】しかしながら、従来の航行支援装置では、
複数の警報指示（捕捉目標のロスト警報、危険目標警
報、ガードリング侵入警報、捕捉目標数オーバ警報）を
ブザー音の発生パターンを変えて行なっているが、警報
の種類や他船の航行状態に関する指示内容を瞬時に把握
することが困難である。また、狭視界域や輻輳海域で
は、警報全体の発生頻度が高いため、操船者がこの警報
指示を煩雑に感じる場合もあるし、そのような状況下で
は、確認作業を行なう余裕がない場合もある。

【０００５】さらに、これらの警報指示機と操船者間の
情報伝達の欠落は、危険な船舶の発見や避航判断・動作
の遅れを誘発して、衝突事故の一原因となることがあ
る。この警報指示をできるだけ迅速に、かつ、的確に行
うための対策として、ブザー音の他にＣＲＴ上のシンボ
ル表示やアラームランプを併用する方式も知られてい
る。しかしながら現在の状況では、警報の内容や指示対
象船の位置を航行状態を船上での人間による見張り報告
と同様式の合成音声で操船者に伝達して、さらに航路近
傍における衝突の危険海域を知らせる方式のものは存在
していない。

【０００６】一方、近年、経済活動の発展に伴なって運
航要員の省人化が進み、船舶において運航業務に従事す
る操船者は、見張り作業の合間にも海図による航路の確
認、船位確認および他船との航行状態のブロッテング等
の煩雑な作業を行なっている。このため、見張り以外の
作業を行なっている場合でも、航行環境状態や警報指示
の内容（他船の位置、状態等）を容易に確実に把握する
ことのできる改善された支援方式の実現が強く望まれて
いた。しかしながら、現在のブザー音を用いた指示方式
では、多忙な操船者に警報指示の内容を確実に伝達し
て、操船者の負担を軽減することは非常に困難である。

【０００７】そこでこの発明は、以上の通り、従来の警
報指示のための諸手段の欠点を改善し、多忙な操船者に
も警報指示の内容を確実に、かつ、迅速に伝達すること
のできる新しい船舶衝突予防用の警報指示装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決し、前記目的を実現するために、輻輳海域や狭視
界域を航行中の操船者に対して、危険な船舶及び危険性
のある船舶、または捕捉欠落船の発生とその所在に関す
る警報、及び、操船者が見張り上特に入手したい特定の
船舶（リクエスト船）の位置や状態のデータ（リクエス
トデータ）を自然言語の合成音声で指示するとともに、
航路上の危険海域を画像表示する装置が１）警報装置で用いる語彙の音声単語辞書記録装置、２）レーダで探知した他船の位置、方位等のディジタル
・データを出力する装置、３）他船と自船の位置・速度関係や自船の運動特性を基
に、現在及び将来の見合状況を各船舶について解析し、
危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠落船に
関する警報指示を決定する装置、４）警報指示船に対する警報の種類、目標の位置関係、
見合状況等のデータを総合判断して、音声指示内容の語
彙リストを作成する装置、５）音声単語辞書を使用して、語彙リストに対応した合
成音声を発生する装置、６）警報指示船の所在と自船の航路近傍で他船と接近す
る危険な海域（たとえば、自船から見た閉塞海域、ま
た、他船側から自船を見た閉塞海域）の潜在的衝突の危
険性（閉塞度）、自船針路上閉塞度の最接近時間軸上に
おける値、自船が針路を変更した時に生じる旋回針路上
閉塞度の最大値と最接近距離の最小値、及び、捕捉欠落
船の所在、音声指示内容の文字出力、他船ベクトル情報
等の音声指示船に対応した視覚情報を表示する装置、７）操船者がリクエスト船とリクエストデータの種類を
入手するためのキーボードと音声認識装置、によって構成されていることを特徴とする船舶衝突予防
用警報指示装置を提供する。

【０００９】すなわちこの発明の発明者は、曖昧な情報
の伝達をなくすために船上での人間による見張り報告を
調査して、船橋において航海士や見張り要員が通常用い
ている自然言語の見張り報告の会話様式が人工知能応用
技術である自然言語処理に適していることに着目し、語
彙分類アルゴリズムを計算機上に構成し、警報や見張り
の指示を合成音声で、効果的に支援する方式の開発を進
めてきた。

【００１０】そして、この発明では、航行環境情報の確
実な伝達と見張り作業の効果的支援に関する課題を解決
するため、操船者の聴覚機能を介して、合成音声で表現
された聴覚支援情報を用いて警報指示、及び、リクエス
ト船のリクエストデータの情報提供を行なうと共に、危
険な船舶と遭遇する航路上の閉塞海域等を自船側から見
た場合と、他船側から見た場合、及び、自船針路上閉塞
度の最接近時間軸上における値、自船の旋回針路上閉塞
度の最大値と最接近距離の最小値について画像表示し
て、音声と画像の両面から見張り支援をする方式と、そ
のための装置構成を採用している。

【００１１】この装置については、以下の通りの方法に
おいて警報指示がなされる。すなわち、たとえば図１に
例示されたこの発明の警報指示装置を用いて、輻輳海域
や狭視界域をレーダで航行中の操船者に、危険な船舶及
び危険性のある船舶、または捕捉欠落船の警報情報、及
び、リクエスト船のリクエストデータ情報を合成音声で
指示する方法において、（ａ）見張り報告で使用してい
る自然言語の音声単語辞書を作成し、（ｂ）レーダか
ら、捕捉船舶の位置、方位、速度、及び、自船の速度や
針路等のデータをあわせて受信し、（ｃ）他船との位置
関係や見合関係等の航行状態と自船と他船の運動特性か
ら危険な船舶及び危険性のある船舶、リクエスト船、ま
たは捕捉欠落船を検出して、（ｄ）それらの船舶の位置
や見合状況を解析して、警報指示内容を判定し、（ｅ）
警報の種類、目標の相対位置、見合状況等のデータを基
に知的処理して、音声指示の語彙リストを計算機上に作
成し、（ｆ）語彙リストと音声単語辞書の索引から、合
成音声の支援情報を一度に２回繰り返して発生して、
（ｇ）視覚情報は音声指示と並行して、危険な船舶と接
近する航路近傍の自船側から見た閉塞海域と他船側から
見た閉塞海域、自船針路上閉塞度の最接近時間軸上にお
ける値、自船の旋回針路上閉塞度の最大値と最接近距離
の最小値、捕捉欠落船の位置、及び指示内容の文字出力
等の画像情報をＣＲＴディスプレー上に表示する。

【００１２】

【実施例】そこで、前記した通りの発明の技術的構成と
実施の態様を図面に沿って詳しく説明する。この発明に
おいては前記した通り、見張り報告の会話方式に着目し
て、レーダから他船データを受信した後、それぞれの船
舶について、現在、及び将来に予測される潜在的衝突の
危険性（閉塞度）解析を行ない、危険な船舶及び危険性
のある船舶または潜在的衝突の危険性のある捕捉欠落船
（危険性の高い船舶）、及びリクエスト船等に対して
は、他船の位置や速度ベクトル等のデータと海上衝突予
防上、自船が避航動作の義務船か、針路保持船であるか
を判定して、警報指示の種類と他船の航行位置や見合状
態（見合状況）等の指示内容に関する語彙リストを計算
機上に作成する。

【００１３】船橋での見張り報告に関する会話は、情報
伝達時の欠落防止や情報の曖昧さを無くすために、簡潔
にパターン化している。そして、この見張り報告で使用
される語彙リストは、特定の単語（名詞、形容詞、接続
詞）から成り立っている。また、報告時に用いる船舶の
航行位置は、たとえば図３の相対位置表現でモデル化
し、さらに、見合状況は海上衝突予防法により図４によ
ってモデル化している。

【００１４】そして、危険性の高い捕捉欠落船は、警報
指示の対象としている。危険性の高い船舶については、
先に作成した語彙リストを基に、各語彙に対応した音声
単語を索引して合成音声を発生する。さらに危険な船舶
と接近する航路近傍の海域情報は、自船が針路を変更し
て避航した場合に生じる閉塞度を模擬的に解析し、さら
に他船が針路を変更して避航した場合に生じる閉塞度を
模擬的に解析して、ＣＲＴディスプレー上に表示して操
船者を支援するという技術的構成を採用する。

【００１５】このように、この発明は、レーダで得た他
船データ（図５）を基に、見張りを継続して行なう必要
のある危険性の高い船舶、及び危険性の高い捕捉欠落船
（要見張り船）等の見合状況を計算機で解析して、警報
指示は合成音声でスピーカから発生させて、共に画像表
示で行なうものである。すなわち、図１に示したこの発
明の警報指示装置においては、まず、図２に示したよう
な船舶内の見張り報告で使用される音声会話の音声単語
辞書ファイルを作成する。これは後述する合成音声の発
生で使用する音声単語のディジタル・データである。

【００１６】次いで、図５に例示したレーダ・データを
基に航行状態を解析して、相対位置関係や最接近時間、
航過距離等の要素データを基に、要見張り船等の警報指
示対象船を検知する。さらに、警報指示対象船の航行状
態に関するデータを基に、警報の種類と航行位置、見合
状態等の音声指示を実現するために必要な語彙リスト
（図６）を作成する。

【００１７】警報指示は、語彙リストを基に音声単語辞
書ファイルから対応する音声単語ディジタル・データを
索引して、Ｄ／Ａ変換後増幅して、スピーカから支援情
報を発生する。また、リクエスト・データの合成音声に
よる入手は、例えば、リクエスト船のデータ入手に必要
な入力データの種類（図１３）のコード化（音声入力の
場合は認識用の音声の登録を行う）と、入力コードに対
応したリクエスト・データの発生条件の設定を行ない、
それぞれの入力コードに対応した内容の情報を合成音声
で提供する。

【００１８】なお、警報指示は一つの指示内容を一度に
２回または操船者が設定した発生条件で繰り返して発生
する。さらに、見張り警報指示の場合は、閉塞度値を用
いて他船の危険性の評価指標とする。閉塞度を用いた航
行危険海域の表示例を示したものが図７である。次に指
示摘要例を示してみる。

【００１９】１）要見張り船の内、危険性のある船舶の
警報指示は、現在閉塞度が０％で潜在閉塞値が５０％以
上の船を対象として２分置きに発生する。または、操船
者が設定した条件のもとに発生する。２）要見張り船の内、危険な船舶の警報指示は、現在閉
塞度０％以上で潜在閉塞値が７０％以上の船を対象とし
ている。指示時期は閉塞度が１０％上昇する毎にする。

【００２０】３）危険な船舶との見合状態が変化した場
合は、ベアリングの変化状況を指示する。４）捕捉欠落船の指示は、前記の要見張り船の中で捕捉
が欠落した船舶について指示する。なお、捕捉欠落船の
指示は、発生時のみとする。５）要見張り船の内、危険な船舶の場合については、他
の船舶との見合関係と予測の最接近時航過距離、船首航
過距離、最接近までの時間を含め、自船の安全な海域の
針路を指示する。

【００２１】６）指示船が複数隻有って、それらの指示
内容が同じ場合、その隻数を追加して指示する。７）他船が避航を開始した場合は、針路の変化状況、予
測の最接近時航過距離、船首航過距離、最接近までの時
間を含め、指示する。８）リクエスト船のデータは、操船者が入力した発生条
件の設定により発生する。

【００２２】また、航行の危険性を評価する閉塞度評価
指標はたとえば以下の通りとする。ｉ）統計的運動性能で見た避航操船特性操船者が避航の判断をする場合、避航開始時の最接近時
間（ＴＣＰＡ）や航過距離（ＤＣＰＡ）の値は、船の操
縦性能（すなわち、特性時間や旋回性能、反転堕力特
性）や操船者の判断特性等により決まると考えられる。
しかし、操船者は速力や舵角、積荷等の状態で変化する
それらの値を逐次正確に把握することは困難なため、経
験で得た主観的評価量で航行環境状態を評価して、安全
側に操船しているものと思われる。

【００２３】ここでは、避航開始時の最接近時間が船の
長さ；Ｌと速度；Ｖを関数とした特性時間τ（＝Ｌ／
Ｖ）でモデル化している。また、他船の大きさは速度と
レーダ目標の大きさから統計的諸元性能特性（表１）を
基に推測する。

【００２４】

【表１】

【００２５】そして、操船者が避航開始時間を決める場
合は、自船が避航動作を開始してから避航の効果が現われるま
での時間遅れ；τ_J（＝３τ）他船の特性時間；τ_t 他船の動向認識の時間遅れ；τ_T（＝５τ₁）操船判断の時間遅れ；τ_S 操船者間の情報伝達時間の遅れ；τ_d（＝約５秒）反転堕力において船体が停止するまでの時間（制動停止
時間）；Ｔ_S 等の時間遅れを予め考慮して避航の開始時期を決めてい
るものと思われる。

【００２６】従って、反転堕力において船体が停止する
までに船体が進出する距離は、以下「制動停止距離」と
言う。たとえば、図８の制動特性を持つ、５０００トン
（Ｌ；１０５ｍ）の船が湾内を通常航行（Ｖ＝１２ノッ
ト）する場合について考えてみる。ただし、特性時間は
自船の特性時間；τ；約１７秒、在来船の特性時間；τ
₁（；６〜１７）秒とする。

【００２７】避航開始時の最接近時間分布は、各遅れ時
間が自船の避航時間遅れ：τ_J約５７秒、認識時間遅れ：τ_T（３０〜８５）秒、操船時間遅れ：τ_S（３０〜６０）秒、操船者間の情報伝達時間の遅れ：τ_d：５秒、制動停止時間：Ｔ_S：２５０秒、となり、操船者の判断に関する時間遅れ：τ_J＋τ_T＋
τ_S＋τ_dと制動停止時間：Ｔのいずれかの最小値を、
下限値：τ_L（約２分２秒）とし、それらの和を上限
値：τ_H（７分３７秒）とする範囲に分布し、その平均
値が通常の航行速力の制動停止時間：Ｔ_S（４分１０
秒）の近傍に分布している。従って、機関が停止してか
ら船体が停止するまでの時間：Ｔ_S、操船者の判断と避
航動作の遅れ時間：τ_L、避航開始時の最接近時間の目
標値：Ｔ（＝Ｔ_S＋τ_L）とする。

【００２８】なお、（τ_L＞Ｔ_S）の条件下では、Ｔ_O
＝τ_Lとする。さらに操船者は通常の避航操船による危
険回避が困難な場合、最大舵角による旋回径でＵターン
して避航する場合と、機関を反転して船体を停止させる
ことにより避航する場合を考慮している。また、避航動
作の判断目標は安全な航過距離の確保にある。

【００２９】従って、個々の船の航過時の危険性を判断
する要素としては、見合関係の相手船が自船側の針路を
横切る所要時間：Ｔ_y(T)と自船が９０度旋回する所要時
間：Ｔ₉₀中に自船が直進する距離を船首方向の最接近距
離の目標値：Ｄ_a(O)、Ｄ_a(O)・２／３を船尾方向の最接
近距離の目標値：Ｄ_d(O)、最大舵角時の旋回径を船側方
向の最接近距離の目標値：Ｄ_b(O)とする。

【００３０】〔航過領域のモデル化〕さらに、図９で示
すように、各船は安全に航過するために、他船が航過す
る時の目標最接近距離の範囲として、他船の侵害を避け
る限界航過領域と、目標の航過領域と、他船の侵害を避
ける排他的領域の外側の十分余裕のある余裕航過距離を
形成している。以下、航過領域のモデル化を行う。

【００３１】なお、変数は、自船_(o)の全長：Ｌ_(o) （ｍ）自船の速度：Ｖ_(O)、（ｍ／秒）他船が針路を横切る時間：Ｔ_y(T) （秒）最大舵角９０度旋回時間：Ｔ_90(O) （秒）Ｔ_yとＴ_90(O)の中で大きい方の値：Ｔ_y90(O) （秒）Ｔ_y90(O)時間の進出距離：Ｄ_y90(O)＝Ｔ_y90(O)・Ｖ_(O) （ｍ）最大舵角旋回横距：Ｄ_T(O)、（ｍ）船体視野限界域（船首船尾方向：Ｉ_a(O)、Ｉ_d(O)、船側方向：Ｉ_b(O)）（ｍ）限界領域（船首船尾方向：Ｄ_aS(O)、Ｄ_dS(O)、船側方向：Ｄ_bS(O)）（ｍ）注意領域（船首船尾方向：Ｄ_aL(O)、Ｄ_dL(O)、船側方向：Ｄ_bL(O)）（ｍ）目標領域（船首船尾方向：Ｄ_a(O)、Ｄ_d(O)、船側方向：Ｄ_b(O)）（ｍ）余裕領域（船首船尾方向：Ｄ_aM(O)、Ｄ_dM(O)、船側方向：Ｄ_bM(O)）（ｍ）とする。

【００３２】例えば、各航過領域の長径：（船首・船
尾）、短径：船側方向の重み付の値は、限界領域Ｄ_aS(O)＝１．５・Ｌ_(O)とＩ_a(O)の中で大きい方の値Ｄ_bS(O)＝Ｌ_(O)とＩ_b(O)の中で大きい方の値Ｄ_dS(O)＝１．５・Ｌ_(O)とＩ_d(O)の中で大きい方の値目標領域Ｄ_a(O)＝Ｄ_y90(O) （Ｄ_aS(O)≦Ｄ_y90(O)／２）Ｄ_b(O)＝Ｄ_T(O) （Ｄ_bS(O)≦Ｄ_T(O)／２）（１）Ｄ_d(O)＝Ｄ_y90・Ｖ_(O)／２（Ｄ_cS(O)≦Ｄ_y90(O)／４）なお、上式で（２×限界領域＞目標領域）の条件下では、Ｄ_a(O)＝２・Ｄ_aS(O) （Ｄ_aS(O)≦Ｄ_y90(O)／２）Ｄ_b(O)＝２・Ｄ_bS(O) （Ｄ_bS(O)≦Ｄ_T(O)／２）（１′）Ｄ_d(O)＝２・Ｄ_cS(O) （Ｄ_cS(O)≦Ｄ_y90(O)／４）注意領域Ｄ_aL(O)＝Ｄ_a(O)／２Ｄ_bL(O)＝Ｄ_b(O)／２（２）Ｄ_dL(O)＝Ｄ_d(O)／２余裕領域余裕領域を広くとる場合は、Ｄ_aM(O)＝３・Ｄ_a(O)−２・Ｄ_aL(O) Ｄ_bM(O)＝３・Ｄ_b(O)−２・Ｄ_bL(O) （３）Ｄ_dM(O)＝３・Ｄ_d(O)−２・Ｄ_dL(O) また、余裕領域を狭く：（Ｄ_a(O)−Ｄ_aL(O)）とる場合は、Ｄ_aM(O)＝２・Ｄ_a(O)−Ｄ_aL(O) Ｄ_bM(O)＝２・Ｄ_b(O)−Ｄ_bL(O) （３′）Ｄ_dM(O)＝２・Ｄ_d(O)−Ｄ_dL(O) である。

【００３３】さらに、図９の見合関係において、他船の
相対針路が自船針路と交差する角度：θ_(O)、他船針路
と相対針路との交差する角度：θ_(T)、航過時の最接近
距離：ｄの見合状況における目標領域の接線距離：Ｄ
_P(O)は、Ｄ_P(O)＝〔（Ｄ_a(O)・ＣＯＳθ_(O)）² ＋（Ｄ_b(O)・ＳＩＮθ_(O)）²〕^1/2（船首部）（４）Ｄ_P(O)＝〔（Ｄ_d(O)・ＣＯＳθ_(O)）² ＋（Ｄ_b(O)・ＳＩＮθ_(O)）²〕^1/2（船尾部）である。

【００３４】また、自船の限界領域接線距離：
Ｄ_PS(O)、注意領域接線距離Ｄ_PL(O)、余裕領域接線距
離：Ｄ_PM(O)、他船のθ_(t)に対する目標領域接線距
離：Ｄ_P(t)、限界領域接線距離：Ｄ_PS(t)、注意領域接
線距離：Ｄ_PL(t)、余裕領域接線距離：Ｄ_PM(t)とす
る。自船と他船の相対関係によってできる相対航過領域
の目標領域接線距離：Ｄ_R、限界領域接線距離：Ｄ_RS、
注意領域接線距離：Ｄ_RL、余裕領域接線距離：Ｄ_RMとす
る。

【００３５】従って、自船（全長：Ｌ_O）と他船（全
長：Ｌ_T）の大きさと速度、針路等の見合状態を考慮す
ると総合的な相対航過距離閉塞領域は、Ｄ_R＝｛（Ｄ_P(O) ²＋Ｄ_P(t) ²）／２｝^1/2 Ｄ_RL＝｛（Ｄ_PL(O) ²＋Ｄ_PL(t) ²）／２｝^1/2 （５）Ｄ_RM＝｛（Ｄ_PM(O) ²＋Ｄ_PM(t) ²）／２｝^1/2 である。

【００３６】また、航過領域の大きさは、自船（全長：
Ｌ_O）と他船（全長Ｌ_T）による総合的な船の大きさ
（相対船長：Ｌ＝Ｌ_o ²＋Ｌ_r ²）／２｝^2/1と速力、
旋回径で近似する。ii）閉塞度算出のアルゴリズム他船との危険状態を評価する評価指標に適用している閉
塞度の算出アルゴリズムについて説明する。

【００３７】海上交通を統計的に解析すると、自船の周
りには他船を近づけない楕円形状（船首方向：Ｄ_a(R)、
船尾方向Ｄ_d(R)、船側方向：Ｄ_b(R)）をした閉塞海域が
認められる。例えば、船首・船側方向の航跡密度分布の
観測値は図１０（ａ）（ｂ）に実線で示してある。

【００３８】この図から、避航時の操船者は、楕円形状
をした避航航跡隻数分布の平均値（長径：Ｄ_a(R)、短
径：Ｄ_b(R)）の近傍の航過距離に目標針路を採っている
ことが分かる。そして航過領域は、平均値の約１／２倍
（下限値）から約２倍（上限値）に分布している。さら
に、図１１で、他船の相対針路が自船針路と交差する角
度：θ_(O)、自船の相対針路と他船針路と交差する角
度：θ_(T)、航過までの時間：ｔ、航過時の最接近距
離：ｄの見合状況における航過領域の平均的最接近距
離：Ｄ_Rは、自船と他船の固有航過領域を用いた場合は、Ｄ_R＝｛（Ｄ_P(O) ²＋Ｄ_P(t) ²）／２｝^1/2 （５′）相対船長：Ｌの船の航過領域を用いた場合は、Ｄ_R＝〔（Ｄ_a(R)・ＣＯＳθ_(O)）² ＋（Ｄ_b(R)・ＳＩＮθ_(R) ²）〕^1/2（船首部）（６）Ｄ_R＝〔（Ｄ_d(R)・ＣＯＳθ_(O)）² ＋（Ｄ_b(R)・ＳＩＮθ_(R) ²）〕^1/2（船尾部）となる。また、注意領域：Ｄ_RL＝Ｄ_R／２、余裕領域：
Ｄ_RM＝２・Ｄ_Rである。

【００３９】従って、操船者の航過距離に関する主観的
危険度合は他船を避ける累積頻度の閉塞度に対応してい
るものと定義する。なお、Ｖ_(O)：自船の速度、
Ｖ_(t)：他船の速度、見合状態の相対針路と自船針路と
の交差する角度：θ_(O)、相対針路と相手船針路との交
差角度：θ_(t)、目標領域の接線距離：Ｄ_Rである。

【００４０】次に、現在針路の最接近距離：ｄに関する
閉塞度は、注意領域の最接近距離：Ｄ_RLと、余裕領域の
最接近距離：Ｄ_RMを用いて、以下のように定義する。な
お、それぞれの航過領域の長径・短径方向の注意値・余
裕値・目標値は、自動または手動で任意に設定する。即
ち、航過点における最接近距離の閉塞度：Ｂ_Dは、ｄが
Ｄ_RMより小さいとした条件の時、Ｂ_D＝１ｄ＜Ｄ_RL Ｂ_D＝（Ｄ_RM−ｄ）／（Ｄ_RM−Ｄ_RL）Ｄ_RL≦ｄ≦Ｄ_RM （７）Ｂ_D＝０Ｄ_RM＜ｄとする。例えば、航過距離に対する閉塞度値は図−９
（ａ）の点線で示される。

【００４１】さらに、図１２は避航開始時における時間
的余裕を示す最接近時間の観測値（実線）と避航開始時
の時間的余裕に関する主観的危険度の閉塞度を点線で示
している。なお、Ｔは自船の速度：Ｖ_(O)における避航
開始時の時間的余裕の目標値で、速度：Ｖ_(O)における
停止時間と操船者の判断と避航動作の遅れ時間または、
他船が自船の航路を横切る時間を考慮して任意に設定す
る。

【００４２】さらに、避航開始時の時間的余裕が無い注
意を要する最接近限界時間：Ｔ_Lと、時間的余裕が十分
ある最接近余裕時間：Ｔ_Mである。Ｔ_L＝Ｔ／２、Ｔ_M＝２・Ｔ（ｔ_L≦Ｔ／２）である。以下、これらの時間領域を最接近時間閉塞領域
と言う。すなわち、最接近時間：ｔにおける最接近時間
閉塞度：Ｂ_Tは、ｔ≦Ｔ_Mとした条件下で、Ｂ_T＝１ｔ＜Ｔ_L Ｂ_T＝（Ｔ_M−ｔ）／（Ｔ_M−Ｔ_L）Ｔ_L≦ｔ≦Ｔ_M （８）Ｂ_T＝０Ｔ_M＜ｔとなる。

【００４３】そして、航行時の危険性を表わす総合閉塞
度の指数：Ｂ_Iは、式−４に定義する。Ｂ_I＝Ｂ_D・Ｂ_T・１００％（４）Ｂ_I＝Ｂ_D ²・Ｂ_T ²・１００％（４^'）Ｂ_I＝Ｂ_D ²・Ｂ_T・１００％（４^"）例えば、図１３（ａ）（ｂ）は１２ｋｎｔで航行中の自
船に対する総合閉塞度指数を他船速度が８ｋｎｔ、１４
ｋｎｔの場合について示している。そして前記図７は閉
塞度を用いた航行危険海域の表示例を自船側から見た閉
塞海域と他船側から見た閉塞海域の場合について示して
いる。

【００４４】iii)航行環境情報の表示方式本装置では、安全な航過距離を確保するために必要な航
過領域と最接近時間余裕に関する閉塞海域の情報を表示
する。１）閉塞度の等高線表示閉塞度の等高線表示は、船の旋回運動を考慮して、海域
の閉塞度をシミュレーションで解析して、閉塞度値の等
高線図を等高線レベル毎に色を換えて表示する。また、
自船の閉塞度値が等高線表示レベルを超えた場合は、上
位の等高線レベル値で色を換えて表示する。さらに、自
船の閉塞度値が限界領域の等高線表示レベルを超えた場
合は、最接近限界領域の閉塞海域を表示する。

【００４５】以下、航過距離と最接近時間に係わる閉塞
度値の等高線図で表示される閉塞海域と閉塞海域のシン
ボル表示で示される表示領域を予測閉塞領域（ＰＡＢ：
Ｐ_redicatedＡ_reaｏｆＢ_locking）と定義する。な
お、等高線レベルの閉塞度値は任意に設定することがで
きる。また、単一色で表示する場合は、等高線表示レベ
ルは任意に一つ定める。また、この閉塞領域情報の表示
範囲は任意に設定する。２）等高線図のシンボル表示閉塞海域の等高線図をシンプルに多角形で表示する。

【００４６】例えば、図１４のように多角形の点は、他
船の長径方向、船側方向に対する等閉塞度値の地点、及
び自船の衝突針路上の閉塞海域の閉塞度値の等しい点を
直線で表示する。なお、他船の長径方向、船側方向に対
する等閉塞度値の地点については、楕円形表示、多角形
表示も含む。また、自船の閉塞度値が等高線レベルを超
えた場合は、等高線図表示と同様に上位の等高線レベル
値を色を換えて表示する。

【００４７】さらに、相対航過距離閉塞領域と最接近余
裕時間の値を任意に設定して、予測閉塞領域を表示する
場合、次の方式で予測閉塞領域をモデル化する。たとえ
ば、図１５において自船の位置：Ｏ、他船の位置：Ｔ、
自船の速度：Ｖ_O、他船の速度：Ｖ_T、相対速度：
Ｖ_G、自船が針路を左右に採った場合において、自船と
他船の相対ベクトルが相対航過距離閉塞領域と接する時
の自船の針路上の左右航路の最接近航過地点、：Ａ_L、
Ａ_R、衝突地点までの最接近余裕時間：Ｔ_Pを確保する
為に必要な衝突針路上の任意の最接近時間閉塞地点：Ｐ
_O、衝突地点：Ｐ_Cとする。

【００４８】予測閉塞領域は、他船の長径方向・船側方
向に対する補遺束領域、及び最接近航過地点：Ａ_L、Ａ
_Rと最接近時間閉塞地点：Ｃ_L−Ｐ_O−Ｃ_Rを結ぶ領域
で示される。たとえば、シンボル表示は、（Ａ_L−Ｐ_C−Ａ_R−Ｐ_O）点を通る直線で表示す
る。（Ａ_L−Ｐ_C−Ａ_R−Ｃ_L−Ｐ_O−Ｃ_R）点を通る直
線で表示する。又はのシンボル表示と、他船の長径方向・船側の
方向に対する予測閉塞領域を表示する。

【００４９】なお、衝突地点までの最接近余裕時間：Ｔ
_Pは、海域の船舶の輻輳状況や航行状況によって任意に
設定できる。また、自動的に接近する場合には、海域の
船舶の輻輳状況や航行状況を判断して、最接近時間閉塞
領域の最接近余裕時間：Ｔ_M、目標領域の最接近時間：
Ｔ、最接近限界時間：Ｔ_L、相対航過閉塞領域の船首方
向の余裕領域、目標領域、限界領域までの距離を確保す
るために必要な最接近時間の中から選択する。３）閉塞海域の閉塞度の３次元表示ＡＲＰＡから離れた場所で、見張り情報を受けた場合、
危険船の所在の認識情報を入手することができれば、見
張り作業の軽減に有効である。

【００５０】従って、ここでは、閉塞海域の閉塞度の値
を３次元軸上に表示して、視覚情報の伝達を改善する。
また、表示色は、閉塞度に対応した色は任意に設定して
表示する。さらに、閉塞海域の等高線図から３次元表示
への画面切替は、現在の航行状態の閉塞度が０％で十分
余裕があって、潜在閉塞度が１％以上の場合に、自動的
に３次元表示画面に切り変る、また、手動選択も可能で
ある。例えば、図１６に閉塞海域の閉塞度の３次元表
示画面を示す。

【００５１】４）警報目標に対する真ベクトルと相対ベ
クトルの同時表示現在のＡＲＰＡは、真ベクトルか相対ベクトルの一方を
選択表示することに成っているが、情報の判断負担を軽
減する上では同時に表示する方式が有効である。従っ
て、警報発生の対象となった目標については、自動的に
真ベクトルと相対ベクトルを色分けか、または実線と鎖
線で分けて表示する。

【００５２】また、任意の指定目標に対しても、真ベク
トルと相対ベクトルを同時表示する。例えば、図１７に
表示例を示す。５）針路上潜在閉塞度変化状況の表示操船者が避航開始時の時間的・距離的余裕を判断する場
合、最接近時間軸と衝突地点までの進出距離軸上の潜在
的危険性（閉塞度）の変化状況を知ることは有効であ
る。

【００５３】潜在的閉塞度の値は、最接近時間軸と最接
近時間に対応した衝突地点までの進出距離軸上にグラフ
で表示する。例えば、図１８に表示例を示す。６）旋回針路上の潜在閉塞度の表示操船の判断をする場合、旋回動作で生じる針路上の潜在
的危険の最大値を知ることは、避航針路の判断を行う上
で有効である。

【００５４】旋回針路上の潜在閉塞度をシミュレーショ
ンで解析して、各針路上の衝突針路と潜在閉塞度の最大
値を旋回針路角の軸上に表示する。例えば、図１９に表
示例を示す。７）旋回針路上の最接近距離の表示さらに、潜在閉塞度の最大値に対応した最接近距離を旋
回針路角の軸上に表示して、旋回針路上の最接近距離の
値の情報を提供する。

【００５５】例えば、図２０に表示例を示す。もちろ
ん、この発明は、以上の例によって限定されるものでは
ないし装置構成の細部については様々な態様が可能であ
る。

【００５６】

【発明の効果】輻輳海域や狭視界域を航行する場合、レ
ーダは航行海域情報を収集する重要な情報源になってい
る、現在では、これらのレーダ情報を操船者の視覚機能
と聴覚機能で認識している。しかし、現在の聴覚機能を
対象としたブザー音を用いた指示方式では、多忙な操船
者に、警報の指示内容を確実に伝達できない。また、レ
ーダ両面上のベクトル情報からは、避航判断に必要な危
険海域と安全な海域の情報を瞬時に把握できない為、操
船者の負担を軽減することは困難である。この発明の音
声合成警報指示装置は、人間による見張り報告の自然言
語と同様な語彙で、警報の内容を音声指示するため、警
報の種類や警報指示対象船舶の位置・状態の把握が容易
になる。

【００５７】さらに、警報の音声指示と並行して、危険
性の高い船舶と接近する航路近傍の自船側から見た閉塞
海域と、他船側から見た閉塞海域、及び捕捉欠落船の位
置、指示内容の文字出力等の画像による視覚情報をＣＲ
Ｔディスプレー上に表示しているため、航行環境状態の
把握が容易となり、船舶衝突予防装置の支援情報として
有効であり、普及の可能性は高い。

【００５８】すなわち、この発明では、音声指示より、
他の視覚情報を必要な時にタイミング良く参照すること
ができるので、操船者の負担軽減が可能で、画像情報を
効果的に利用することができる。たとえば、航行環境情
報を合成音声指示で受けた操船者は、指示内容を考慮し
て、操船者がすでに認知していて緊急性がないと判断し
ている情報の場合には航行状態を予測して現在進行中の
作業を継続し、また、認知していない場合には、現在の
作業を中断して他船との見合状態の確認を行なう等、画
像情報の収集を常時行なうのでなく、必要な時に効果的
なタイミングで行なう等の臨機応変な情報の取捨選択を
可能とする。

【００５９】以上の点からこの発明は、運行船舶の衝突
事故防止の低減と、見張り作業時の操船者負担を軽減す
る支援装置として有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の構成を示したシステムブロッ
ク図である。

【図２】この発明の装置における音声単語のリスト例図
である。

【図３】この発明における位置表現モデル図である。

【図４】この発明における見合い状態モデル図である。

【図５】この発明の装置におけるレーダ・データの出力
側図である。

【図６】この発明における音声語彙リストの文字表示図
である。

【図７】航行危険海域の表示例図である。

【図８】船の制動停止特性図である。

【図９】船舶固有の最接近目標領域と閉塞度のモデル化
図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は、最接近距離の閉塞度指標図
である。

【図１１】相対針路交差状況図である。

【図１２】最接近時間の閉塞度指標図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）は、総合閉塞度指標図である。

【図１４】等閉塞度海域のシンボル表示図である。

【図１５】予想閉塞領域のモデル図である。

【図１６】閉塞海域の閉塞度値の３次元表示図である。

【図１７】警報指示船の真・相対ベクトル表示図であ
る。

【図１８】針路上の潜在閉塞度変化状況の表示図であ
る。

【図１９】旋回針路上の潜在閉塞度の表示図である。（ａ）：直交座標表示、（ｂ）：円形座標表示

【図２０】旋回針路上の最接近距離の予測値表示図であ
る。（ａ）：直交座標表示、（ｂ）：円形座標表示

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０８Ｇ 3/02 Ａ 7531−3Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輻輳海域や狭視界域を航行中の操船者に
対して、衝突の恐れのある船舶、あるいは衝突の危険性
の高い船舶（危険な船舶）と、将来において危険な船舶
となりうる船舶（危険性のある船舶）、または自船から
一定の範囲内にある船舶であって、目標としてのレーダ
上での捕捉が中段された船舶（捕捉欠落船）の発生とそ
の所在に関する警報、及び、操船者が見張り上特に入手
したい特定の船舶（リクエスト船）の位置や状態のデー
タ（リクエストデータ）を自然言語の合成音声で指示す
るとともに、航路上の危険海域を画像表示する装置が、１）警報装置で用いる語彙の音声単語辞書記録装置、２）レーダで探知した他船の位置、方位等のディジタル
・データを出力する装置、３）他船と自船の位置・速度関係や自船他船の運動特性
を基に、現在及び将来の見合状況を各船舶について解析
して、危険な船舶及び危険性のある船舶、または捕捉欠
落船に関する警報指示を決定する装置、４）警報指示船に対する警報の種類、目標の位置関係、
見合状況等のデータを総合判断して、音声指示内容の語
彙リストを作成する装置、５）音声単語辞書を使用して、語彙リストに対応した合
成音声を発生する装置、６）警報指示船の所在と自船の航路近傍で他船と接近す
る危険な海域（たとえば、自船から見た閉塞海域、閉塞
度の等高線図・立体図、また、他船側から自船を見た閉
塞海域）の潜在的衝突の危険性（閉塞度）、自船針路上
閉塞度の最接近時間軸上における値、また、自船が針路
を変更した時に生じる旋回針路上閉塞度の最大値と最接
近距離の最小値、及び、捕捉欠落船の所在、音声指示内
容の文字出力、他船ベクトル情報等の音声指示船に対応
した視覚情報を表示する装置、７）操船者がリクエスト船とリクエストデータの種類を
入手するための遠隔操作用キーボードと音声認識装置、によって構成されていることを特徴とする船舶衝突予防
用警報指示装置。