(57)【要約】      （修正有）【課題】物体の近接に基づいて、物体の方向の海洋船舶の速度制限する推進制御システムを提供する。【解決手段】海洋船舶１０上の推進制御システム２０は、海洋船舶を推進するように構成された少なくとも１つの推進装置１２ａ，１２ｂと、海洋船舶に対する物体の近接を記述する近接測定値を生成するように構成された少なくとも１つの近接センサシステム７２〜７８を含む。システムは、近接測定値を受信し、プリセット余裕距離にアクセスし、海洋船舶が物体からのプリセット余裕距離に近づくのに伴い速度制限を累進的に低下させるべく近接測定値及びプリセット余裕距離に基づいて海洋船舶に関する物体の方向の速度制限を計算するように構成されたコントローラ２４をさらに含む。【選択図】図１
2020097408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋船舶上の推進制御システムであって、
前記海洋船舶を推進するように構成された少なくとも１つの推進装置と、
前記海洋船舶に対する物体の近接を記述する近接測定値を生成するように構成された少なくとも１つの近接センサシステムと、
コントローラと、
を備え、前記コントローラが、
前記近接測定値を受信し、
プリセット余裕距離にアクセスし、
前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離に近づくのに伴い速度制限を累進的に低下させるべく前記近接測定値及び前記プリセット余裕距離に基づいて前記物体の方向の前記海洋船舶の速度制限を計算し、
前記海洋船舶の速度が前記物体の方向の前記速度制限を超えないように前記少なくとも１つの推進装置を制御する、
ように構成される、推進制御システム。
【請求項２】
前記海洋船舶の移動方向及び速度を制御するためにユーザ制御入力を提供するべく操作可能な少なくとも１つの入力デバイスをさらに備え、
前記速度制限が、前記海洋船舶を少なくとも前記物体からの余裕距離に維持するべく前記近接測定値及び前記ユーザ入力デバイスによるユーザ制御入力に基づいて前記少なくとも１つの推進装置による前記物体の方向の推進出力のユーザ入力権限を制限し、
前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離に到達するとき、前記速度制限がゼロである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラがさらに、正のＸ方向速度制限、負のＸ方向速度制限、正のＹ方向速度制限、及び負のＹ方向速度制限のそれぞれを計算するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記近接センサシステムが、正のＸ方向、負のＸ方向、正のＹ方向、及び負のＹ方向のそれぞれの１つの最も近い近接測定値を特定するように構成され、
前記正のＸ方向速度制限が、最も近い正のＸ方向近接測定値に基づいており、前記負のＸ方向速度制限が、最も近い負のＸ方向近接測定値に基づいており、前記正のＹ方向速度制限が、最も近い正のＹ方向近接測定値に基づいており、前記負のＹ方向速度制限が、最も近い負のＹ方向近接測定値に基づいている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラがさらに、正のヨー方向速度制限及び負のヨー方向速度制限のそれぞれを計算するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記近接センサシステムがさらに、正のヨー方向及び負のヨー方向のそれぞれの１つの最も近い近接測定値を特定するように構成され、
前記コントローラがさらに、最も近い正のヨー方向近接測定値に基づく正のヨー方向速度制限及び最も近い負のヨー方向近接測定値に基づく負のヨー方向速度制限のそれぞれを計算するように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記速度制限が、前記海洋船舶が最大加速度を超えずに前記物体からの前記プリセット余裕距離で停止することを可能にするべく前記物体の方向の前記速度制限が計算されるように、前記海洋船舶の前記最大加速度に基づいて計算される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記海洋船舶の前記最大加速度が、前記少なくとも１つの推進装置の推進能力に基づいている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラがさらに、前記海洋船舶と前記物体との少なくとも前記プリセット余裕距離を維持するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離未満のとき、前記物体の方向の前記速度制限が負である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラがさらに、前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離に到達するまで前記物体の方向の前記負の速度制限に基づいて前記物体から離れる方へ推力を発揮するように前記少なくとも１つの推進装置を自動制御するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラが、前記物体が前記海洋船舶の長さにわたるときに前記海洋船舶を前記物体に向けて操舵するユーザ入力に応答して前記海洋船舶を前記物体と自動的に並べるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
船舶用推進制御方法であって、
海洋船舶上の１つ又は複数の近接センサにより測定された、物体の近接を記述する近接測定値を受信することと、
プリセット余裕距離にアクセスすることと、
前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離に近づくのに伴い速度制限を累進的に低下させるべく前記近接測定値及び前記プリセット余裕距離に基づいて前記物体の方向の前記海洋船舶の速度制限を計算することと、
前記海洋船舶の速度が前記物体の方向の前記速度制限を超えないように前記海洋船舶上の少なくとも１つの推進装置を制御することと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記海洋船舶を前記物体から少なくとも前記余裕距離に維持するべく、少なくとも１つの推進装置による前記物体の方向の推進出力のユーザ入力権限を前記速度制限に制限することをさらに含み、前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離にあるとき、前記速度制限がゼロである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記海洋船舶と前記物体との少なくとも前記プリセット余裕距離を維持するように前記少なくとも１つの推進装置を制御することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離未満のとき、前記物体の方向の前記速度制限が負である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記海洋船舶が前記物体からの前記プリセット余裕距離に到達するまで前記物体の方向の前記負の速度制限に基づいて前記物体から離れる方へ推力を発揮するように前記少なくとも１つの推進装置を自動制御することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
正のＸ方向速度制限、負のＸ方向速度制限、正のＹ方向速度制限、及び負のＹ方向速度制限のそれぞれを計算することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
正のヨー方向速度制限及び負のヨー方向速度制限のそれぞれを計算することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
正のＸ方向、負のＸ方向、正のＹ方向、負のＹ方向、正のヨー方向、及び負のヨー方向のそれぞれの１つの最も近い近接測定値を受信することをさらに含み、前記速度制限が前記最も近い近接測定値に基づいて計算される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、海洋船舶の推進を制御するための推進制御システム及び方法に関し、より詳細には、物体の近接に基づいて該物体の方向の海洋船舶の速度を制限する推進制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の米国特許は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる：
【０００３】
米国特許第６，２７３，７７１号は、海洋船舶に取り付け、シリアル通信バス及びコントローラと信号通信で接続することができる、舶用推進システムを組み込む海洋船舶の制御システムを開示する。複数の入力デバイス及び出力デバイスも通信バスと信号通信で接続され、ＣＡＮ  Ｋｉｎｇｄｏｍネットワークなどのバスアクセスマネージャが、バスとの信号通信で複数のデバイスへの追加デバイスの組み込みを調整するべくコントローラと信号通信で接続され、それにより、コントローラが通信バス上の複数のデバイスのそれぞれと信号通信で接続される。入力及び出力デバイスは、それぞれ、他のデバイスによる受信のためにシリアル通信バスにメッセージを送信することができる。
【０００４】
米国特許第７，２６７，０６８号は、ジョイスティックなどの手動で操作可能な制御デバイスから受信したコマンドに応答して第１及び第２の舶用推進装置をそれらのそれぞれの操舵軸を中心として独立して回転させることにより操縦される海洋船舶を開示する。舶用推進装置は、海洋船舶の中心線上のポイントで及び回転移動が命令されないときには海洋船舶の重心で交差するそれらの推力ベクトルと位置合わせされる。舶用推進装置を駆動するために内燃機関が設けられる。２つの舶用推進装置の操舵軸は、概して垂直であり、且つ互いに平行である。２つの操舵軸は、海洋船舶の船体の底面を通って延びる。
【０００５】
米国特許第９，９２７，５２０号は、物体が海洋船舶のあらかじめ定義された距離内にあるかどうかを判定するべく距離センサを用いて感知することと、海洋船舶に対する物体の方向を測位することを含む、海洋船舶の衝突を検出する方法を開示する。方法は、推進制御入力デバイスで推進制御入力を受信することと、推進制御入力の実行により海洋船舶のいずれかの部分が物体に向かって移動するかどうかを判定することとをさらに含む。次いで、衝突警告が発生される。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１７／０２５３３１４号は、船舶の全地球位置及び向首方向を測位する全地球測位システムと、船舶の近くの物体に対する船舶の相対位置及び方位を判定する近接センサとを含む、海洋船舶を水体において選択された位置及び向きに維持するためのシステムを開示する。位置保持モードで動作可能なコントローラが、ＧＰＳ及び近接センサと信号通信する。コントローラは、船舶が選択された位置及び向きから移動したかどうかを判定するのに、ＧＰＳからの全地球位置及び向首方向データと、近接センサからの相対位置及び方位データとのどちらを用いるかを選択する。コントローラは、船舶を選択された位置及び向きに戻すのに必要とされる推力コマンドを計算し、推力コマンドを舶用推進システムに出力し、舶用推進システムは、船舶の位置を戻すために推力コマンドを用いる。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１８／００５７１３２号は、ジョイスティックから海洋船舶の所望の移動を表す信号を受け取ることを含む、物体の近くの海洋船舶の移動を制御するための方法を開示する。センサが、物体と海洋船舶との最短距離と、海洋船舶に対する物体の方向を感知する。コントローラが、海洋船舶の所望の移動を、最短距離及び方向と比較する。比較に基づいて、コントローラは、所望の移動を達成するべく推力を発生させるように舶用推進システムに命令するかどうか、又は代替的に、海洋船舶が物体から少なくとも所定の範囲を確実に維持する修正された移動を達成するべく推力を発生させるように舶用推進システムに命令するかどうかを選択する。舶用推進システムは、次いで、命令された通りに、所望の移動又は修正された移動を達成するべく推力を発生させる。
【０００８】
米国特許第１０，４２９，８４５号は、舶用推進システムにより動力を与えられ、互いに垂直な第１、第２、及び第３の軸に関して移動可能であり、少なくとも６の可能な船舶移動自由度を定める、海洋船舶を開示する。目的地の近くの海洋船舶の位置を制御するための方法は、海洋船舶の現在地を測定することと、船舶の現在地に基づいて、海洋船舶が目的地の所定の範囲内にあるかどうかを判定することを含む。方法は、海洋船舶を現在地から目的地へ平行移動するのに必要な海洋船舶の移動を判定することを含む。海洋船舶が目的地の所定の範囲内にあることに応答して、方法は、制御の所与の繰返し中に一度に１自由度で必要な海洋船舶移動成分を生成するように推進システムを自動制御することを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この概要は、発明を実施するための形態でさらに後述する概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定する助けとして用いられることも意図していない。
【００１０】
海洋船舶上の推進制御システムは、海洋船舶を推進するように構成された少なくとも１つの推進装置と、海洋船舶に対する物体の近接を記述する近接測定値を生成するように構成された少なくとも１つの近接センサシステムを含む。システムは、近接測定値を受信し、プリセット余裕距離にアクセスし、海洋船舶が少なくとも物体からのプリセット余裕距離に維持されるように、海洋船舶が物体に近づくのに伴い速度制限を累進的に低下させるべく近接測定値及びプリセット余裕距離に基づいて海洋船舶に関する物体の方向の速度制限を計算するように構成されたコントローラをさらに含む。
【００１１】
船舶用推進制御方法は、海洋船舶上の１つ又は複数の近接センサにより測定された、物体の近接を記述する近接測定値を受信することを含む。制御方法はさらに、プリセット余裕距離にアクセスし、次いで、海洋船舶が物体からのプリセット余裕距離に近づくのに伴い速度制限を累進的に低下させるべく近接測定値及びプリセット余裕距離に基づいて物体の方向の海洋船舶の速度制限を計算することを含む。少なくとも１つの推進装置は、次いで、海洋船舶の速度が物体の方向の速度制限を超えないように制御される。或る実施形態では、方法はさらに、海洋船舶を物体から少なくとも余裕距離に維持するべく、少なくとも１つの推進装置による物体の方向の推進出力のユーザ入力権限を速度制限に制限することを含んでよい。或る実施形態では、速度制限は、正のＸ方向速度制限、負のＸ方向速度制限、正のＹ方向速度制限、及び負のＹ方向速度制限のそれぞれを含み、或る実施形態では、正のヨー方向速度制限及び／又は負のヨー方向速度制限をさらに含んでよい。
【００１２】
本発明の種々の他の特徴、目的、及び利点は、図面と共にとられる以下の説明から明らかとなるであろう。
【００１３】
本開示は、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】海洋船舶上の例示的な推進システムの略図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る海洋船舶と物体との間で維持される余裕距離の一実装を概略的に示す図である。
【図３Ａ】１．５メートルの例示的な余裕距離にわたる例示的な速度制限範囲を示すグラフである。
【図３Ｂ】１．５メートルの例示的な余裕距離にわたる例示的な速度制限範囲を示すグラフである。
【図４】最も近い近接測定値を特定する最重要物体（ＭＩＯ）データセットの例示的な計算を示す線図である。
【図５】複数の物体のそれぞれの方向の速度制限が計算される例示的なシナリオを示す図である。
【図６】本開示の一実施形態に係る速度制限の計算を例証するフローチャートである。
【図７】速度制限に基づく物体の方向の速度コマンドの計算を例証するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本開示の一実施形態に従って構成される海洋船舶１０上に推進制御システム２０を装備した海洋船舶１０を示す。推進制御システム２０は、例えば、後述するように、他のモードの中でも、ｘ／ｙ平面内の船舶移動を制御するべくユーザによりジョイスティックが操作される、ジョイスティッキングモードで動作することができる。推進システム２０は、船舶１０を推進するべく第１及び第２の推力Ｔ１、Ｔ２を生成する第１及び第２の推進装置１２ａ、１２ｂを有する。第１及び第２の推進装置１２ａ、１２ｂは、船外モータとして例示されるが、それらは代替的に、船内モータ、スターンドライブ、ジェットドライブ、又はポッドドライブとすることもできる。各推進装置は、プロペラ１８ａ、１８ｂに作動的に接続されるトランスミッション１６ａ、１６ｂに作動的に接続されるエンジン１４ａ、１４ｂを備える。
【００１６】
船舶１０はまた、推進制御システム２０の一部をなす種々の制御要素を収容している。システム２０は、例えば米国特許第６，２７３，７７１号で説明されるＣＡＮバスを介して、例えばコマンド制御モジュール（ＣＣＭ）などのコントローラ２４と、及び、それぞれの推進装置１２ａ、１２ｂに関連する推進制御モジュール（ＰＣＭ）２６ａ、２６ｂと信号通信するオペレーションコンソール２２を備える。コントローラ２４及びＰＣＭ２６ａ、２６ｂのそれぞれは、メモリ及びプログラム可能なプロセッサを含んでよい。従来のように、各コントローラ２４、２６ａ、２６ｂは、コンピュータ可読コード及びデータが記憶される揮発性又は不揮発性メモリを含むコンピュータ可読媒体を備えるストレージシステムに通信可能に接続されるプロセッサを含む。プロセッサは、コンピュータ可読コードにアクセスし、コードを実行すると、詳しく後述するように、ナビゲーション制御機能及び／又は近接感知機能などの機能を実行することができる。
【００１７】
オペレーションコンソール２２は、キーパッド２８、ジョイスティック３０、操舵輪３２、及び１つ又は複数のスロットル／シフトレバー３４などのいくつかのユーザ入力デバイスを含む。これらのデバイスのそれぞれは、コントローラ２４にコマンドを入力する。コントローラ２４は、次に、ＰＣＭ２６ａ、２６ｂと通信することにより第１及び第２の推進装置１２ａ、１２ｂに制御命令を通信する。操舵輪３２及びスロットル／シフトレバー３４は、操舵輪３２の回転、例えば、船舶１０の所望の方向に関する信号をコントローラ２４に提供するトランスデューサをアクティブ化するように従来の様態で機能する。コントローラ２４は、次に、推進装置１２ａ、１２ｂの所望の向きを達成するべく操舵アクチュエータをアクティブ化する信号をＰＣＭ２６ａ、２６ｂ（及び／又は提供される場合、ＴＶＭ又はさらなるモジュール）に送信する。推進装置１２ａ、１２ｂは、それらの操舵軸を中心として独立して操舵可能である。スロットル／シフトレバー３４は、トランスミッション１６ａ、１６ｂの所望のギヤ（前進、後進、又はニュートラル）及び推進装置１２ａ、１２ｂのエンジン１４ａ、１４ｂの所望の回転速度に関する信号をコントローラ２４に送信する。コントローラ２４は、次に、それぞれシフト及びスロットルのためのトランスミッション１６ａ、１６ｂ及びエンジン１４ａ、１４ｂの電気機械式アクチュエータをアクティブ化する信号をＰＣＭ２６ａ、２６ｂに送信する。ジョイスティック３０などの手動で操作可能な入力デバイスも、コントローラ２４に制御入力信号を提供するのに用いることができる。ジョイスティック３０は、船舶１０のオペレータが、船舶１０の横平行移動又は回転を達成するなどの船舶１０の手動操縦を可能にするのに用いることができる。
【００１８】
推進制御システム２０はまた、１つ又は複数の近接センサ７２、７４、７６、及び７８を含む。船舶１０の船首側、船尾側、左舷側、及び右舷側のそれぞれに１つの近接センサが示されているが、各場所に及び／又は船舶１０のハードトップ上などの他の場所に、より少ない又はより多くのセンサを設けることもできる。近接センサ７２〜７８は、距離及び方向センサである。例えば、センサは、船舶１０に対する、ドック、防潮堤、スリップ、別の船舶、巨大な岩石又は木などの物体Ｏの、距離と方向との両方（少なくともおおよその）、すなわち相対位置を個々に判定することができるレーダー、ソナー、カメラ、レーザ（例えば、ライダー又はＬｅｄｄａｒ）、ドップラー方向探知機、又は他のデバイスとすることもできる。センサ７２〜７８は、海洋船舶１０に対する物体の方向と、物体Ｏと船舶１０との最短距離との両方に関する情報を提供する。代替的に、距離を感知するために設けられるセンサとは別個の、方向を感知するためのセンサを設けることもでき、又は船舶１０上の単一の場所に１つよりも多いタイプの距離／方向センサを設けることができる。センサ７２〜７８は、この距離及び／又は方向情報を、より詳しく後述するように、センサをコントローラに接続する専用バス、ＣＡＮバス、又は無線ネットワーク伝送などにより、センサプロセッサ７０及び／又はＣＣＭ２４などの１つ又は複数のコントローラに提供する。
【００１９】
近接センサ７２、７４、７６、７８に関して、船舶１０と物体Ｏとの距離に応じて異なるタイプのセンサが用いられてよいことに留意されたい。例えば、遠い距離にある物体を検出するのにレーダーセンサが用いられてよい。船舶１０が物体の特定の距離内に来ると、ライダー、超音波、Ｌｅｄｄａｒ、又はソナーセンサが代わりに用いられてよい。ＣＣＭ２４に物体近接情報を提供するために、カメラセンサが単独で又は上記のセンサのいずれかと組み合わせて用いられてよい。センサは、船舶１０が遭遇しそうな物体をそれらが検出するのに適正な高さ及び対向方向にあるように、船舶１０上のいくつかの位置に配置される。最適なセンサ位置は、船舶のサイズ及び構成に応じて変化することになる。
【００２０】
図１では、近接センサは、船舶１０の前方、側方、及び船尾のそれぞれに位置決めされ、前方に面するセンサ７２、右舷に面するセンサ７４、後方に面するセンサ７６、及び左舷に面するセンサ７８を含む。異なる例示的なセンサ構成では、２つの近接センサが海洋船舶１０のハードトップ上に配置され、２つのセンサの組み合わされた視野が船舶１０の周囲の３６０°の領域全体をカバーするように構成されてよい。センサプロセッサ７０などの関連するコントローラが、船舶１０に対する物体の最短距離及び方向を感知するべく複数のセンサ（レーダー、ライダー、Ｌｅｄｄａｒ、超音波、及びカメラを含む）のうちのいずれか１つ又は複数を選択的に動作させてよいことにも留意されたい。代替的に、センサプロセッサは、すべてのセンサタイプからのすべての利用可能なセンサデータを用いてよく、該データは、受信時にリアルタイムでレビューされてよく、又はすべての近接測定データを組み込む１つ又は複数のマップ又は占有グリッドに編成されてよく、この場合、すべての動作したセンサからマップされたデータは、本明細書で説明するように処理される。このような実施形態では、種々のセンサのそれぞれからの近接測定値はすべて、共通の基準系に変換される。
【００２１】
船舶のハンドリング品質の向上のための自律及び／又は高度なオペレータ支援（すなわち、半自律）制御は、船舶１０上の複数の近接センサの配置を必要とする。一般に、これらの種々のタイプの近接感知デバイス（前述の例）は、船舶の経路内のドック、泳いでいる人、又は他の障害物などの、海洋船舶１０の周囲の海洋環境での物体の存在を検出するように位置決めされる。各センサは、それ自身の基準系に対する近接、すなわち、センサの視野角に沿って測定した場合のセンサから物体までの距離を報告する。センサのタイプ、使用の用途、ボートのサイズ、船体の形状などに応じて、すべての海洋環境での運航のための海洋船舶１０の周りの適切な近接感知を提供するのに、複数のセンサタイプ及びセンサ位置が必要とされる場合がある。自律船舶ナビゲーション及び半自律制御（自動操縦−制限制御など）を含む船舶の制御及び船舶のナビゲーションの目的で用いることができる凝集データセットを作成するために、データソースのすべてが、好ましくは、共通の基準系に変換される。これは、測定したデータを適切に変換することができるように、共通の基準系に対する各センサの位置及び向きの正確な知識を必要とする。
【００２２】
図１の例では、メイン慣性計測装置（ＩＭＵ）３６が、回転の中心（ＣＯＲ）又は重心（ＣＯＧ）などの、あらかじめ定義されたナビゲーションポイントに対する海洋船舶上の既知の位置に設置される。メインＩＭＵ３６の設置の向きも既知である。メインＩＭＵ３６及び各近接センサ７２〜７８の設置位置は、近接感知システムの校正手順の一部として確立される。
【００２３】
図１の例を参照すると、メインＩＭＵ３６は、１つ又は複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）などを含む慣性ナビゲーションシステム（ＩＮＳ）の一部であり得る。例えば、ＩＮＳ６０は、レートジャイロ、ＭＥＭＳ加速度計、及び磁力計などのＭＥＭＳ角速度センサからなってよい。このようなＩＮＳシステムは、当該技術分野でよく知られている。他の実施形態では、モーション及び角位置（ピッチ、ロール、及びヨーを含む）は、別に構成されたＩＮＳ６０により、又はジャイロスコープ測定値、加速度計データ、及び磁力計データを組み込むことにより海洋船舶１０の３Ｄ配向を提供する姿勢方位基準システム（ＡＨＲＳ）により感知されてよい。
【００２４】
ＩＮＳ６０は、メインＩＭＵ３６から向き情報を受信し、全地球測位システム（ＧＰＳ）の一部をなすＧＰＳレシーバ４０からも情報を受信してよい。ＧＰＳレシーバ４０は、船舶１０上のあらかじめ選択された固定の位置に存在し、海洋船舶１０の全地球位置に関係した情報を提供する。メインＩＭＵ３６はまた、ＣＯＲ又はＣＯＧなどの、海洋船舶１０に関して決定されるナビゲーションの中心に対する既知の固定の位置に存在する。
【００２５】
図１では、ＩＭＵ６２〜６８は、各近接センサ７２〜７８と同じ場所に存在する。これらのセンサＩＭＵ６２〜６８は、メインＩＭＵと同様に構成され、それぞれ、レートジャイロ、加速度計、及び磁力計などを備え、対応するＩＭＵデータを生成してよい。各センサＩＭＵ６２〜６８からのＩＭＵデータは、近接センサシステムの自動校正及び検証のため、関連する近接センサ７２〜７８による近接測定値を解釈するのに用いられる角測定のため、及び／又はメインＩＭＵ３６の障害又は故障の場合のバックアップＩＭＵとしてなどの種々の目的で用いられてよい。
【００２６】
本発明者らは、海洋船舶が自動車用途に比べてさらなる移動自由度を有する（例えば、それらが（例えば、ジョイスティッキングモードで）前進又は後進移動なしに横及びヨー移動のみを行うことができる）海洋環境で動作するための自律及び半自律船舶制御システムにより生じる固有の問題を認識した。加えて、海洋環境は、海流、風、波などの、海洋船舶に対して作用する固有の外部環境因子を課す。本発明者らは、海洋船舶の自律及び半自律制御システムは、障害物との衝突を回避するために、当該船舶の加速度限界に「気付く」必要があることを認識した。加速度限界を知ることにより、及び障害物までの距離範囲の気付きを有することにより、制御システムは、該制御システムが既知の障害物との衝突を回避する能力を有する実現可能な最高船舶速度を判定することができる。加速度限界は、加速と減速との両方に関して船舶が到達することができる最大加速度であり、この場合、反対方向に最大加速度を発揮することにより海洋船舶の最大減速度が達成される。
【００２７】
本発明者らは、海洋環境により課される上記の運航上の課題は、海洋船舶の周りに余裕距離を確立及び維持することにより効果的に対処できることを認識し、この場合、ユーザに提供される制御権限は、余裕距離に基づいて制限される。例えば、推進制御システムは、物体Ｏに近づく際の海洋船舶の最高速度又は速度制限を継続的に計算してよく、推進システムが速度制限を超える速度で海洋船舶を物体の方へ航行させる推力を発揮しないように、海洋船舶１０の推進を制御するユーザの権限を制限してよい。したがって、推進システムは、船舶が余裕距離を侵して過度に物体の近くに進むことになるコマンドに応答又は実行しない。或る実施形態では、推進制御システムは、余裕域が侵されるときに海洋船舶１０を海洋物体Ｏから離れる方へ強いるべく推進制御を自動的に発揮するなどして、海洋船舶１０と物体Ｏとの所定の余裕距離を自動的に維持するように構成されてよい。
【００２８】
図２は、海洋船舶１０が物体Ｏから少なくとも所定の余裕距離５０に維持される、この概念を例証する線図である。海洋船舶１０の周りに余裕域５１が定義され、速度制限は、船舶が物体Ｏからのプリセット余裕距離５０に近づくのに伴い船舶速度が累進的に低下するように計算される。描画した実施形態では、余裕域５１は、海洋船舶のすべての側部の周りの等しいプリセット余裕距離５０に確立される。或る実施形態では、余裕域５１は、海洋船舶の後側の余裕距離５０ｂよりも海洋船舶の前側でより大きい余裕距離５０ａを与えるなどの、海洋船舶に対して非対称であってよい。同様に、海洋船舶１０の右舷側及び左舷側の余裕距離は、前側及び後側の余裕距離５０ａ、５０ｂと同じである又は異なるように設定されてよい。
【００２９】
コントローラ２４などにより実行される自律又は半自律制御アルゴリズムは、物体Ｏに近づく際の海洋船舶１０の最高速度を計算し、適宜速度制限を発揮するアルゴリズムを実行する速度制御ソフトウェアを含む。一実施形態では、速度制限は、海洋船舶の既知の最大加速度に基づいて計算されてよい。海洋船舶の最大加速度は、当該航行方向の海洋船舶１０上の推進システムにより発揮することができる最大の正又は負の加速度などの最大船舶能力に基づいていてよい。代替的に又は加えて、海洋船舶１０の最大加速度は、ハンドリング、快適さ、又は安全メトリクスなどに基づいてあらかじめ決定されてよい。
【００３０】
次いで、速度制限が、余裕距離５０を考慮に入れて、海洋船舶１０からの物体Ｏの距離に基づく既知の加速度限界に基づいて計算されてよい。加速度が速度の導関数であると仮定すると、物体までの距離に対する海洋船舶の最大加速度と最高速度との関係性は、以下のように規定することができる：
【数１】
2020097408.tif 000003
式中、Δｒは、物体までの許容範囲であり、これは測定した物体までの距離から所定の余裕距離を引いたものとなり、ａｍａｘは、海洋船舶の既知の最大加速度であり、ｖｆｉｎａｌは、物体Ｏが余裕域５１に触る地点に到達したときの速度であり、ｖｍａｘは最高速度である。ｖｆｉｎａｌ＝ゼロと仮定すると、ａｍａｘを超えずに確実に止まることができる物体Δｒの方向の最高速度を解くように式を再構成することができる。したがって、ｖｍａｘは、次のように計算することができる：
【数２】
2020097408.tif 000004
最高速度の方向を特定するのに平方根関数の中身のシグナム関数を用いることなどの、計算の前に平方根関数の絶対値を用いることにより、虚数を回避することができる。したがって、ｖｍａｘは、以下のように表すことができる：
【数３】
2020097408.tif 000005
【００３１】
図３Ａ及び図３Ｂは、海洋船舶１０の周りのプリセット余裕距離５０が１．５メートルである例示的な制御シナリオに関する、物体距離に対する速度制限を描画するグラフである。速度制限５３は、海洋船舶１０が物体Ｏに近づくのに伴い低下する。例えば、海洋船舶が物体Ｏから１５メートルのとき、物体Ｏの方向の速度制限５３は最高０．８ｍ／ｓであり、該速度制限は、海洋船舶が物体Ｏから１．５メートルの余裕距離５０にあるとき速度制限がゼロであるように、海洋船舶１０が物体Ｏの方へ移動するのに伴い低下する。したがって、余裕域５１の内部では、ユーザは、ジョイスティック又は他の操舵及び推力入力デバイスなどによる、海洋船舶１０を物体のより近くへ移動させる権限をもたない。したがって、海洋船舶が物体Ｏからのプリセット余裕距離５０以下の場合に、ユーザが（ジョイスティック３０などにより）物体Ｏの方向の移動を指示する入力を提供しても、物体Ｏの方向の推力が提供されることはない。
【００３２】
図３Ａで表される実施形態では、物体の方向の速度制限５３は、余裕距離５０が侵される間はゼロのままであってよい。これにより、ユーザ権限は、海洋船舶１０を物体の方向に移動させるユーザ制御入力（例えば、ジョイスティックによる）に従って推進システム２０が動作することのないように制限されることになる。他の実施形態では、速度制限５３は、余裕距離５０でゼロであり、次いで、物体Ｏまでの距離が余裕距離未満となれば負となってよい。図３Ｂのシナリオでは、速度制限５３は、物体までの距離が１．５メートル未満のときに負となり、且つ累進的により負となり、船舶を物体Ｏから離れる方へ推進するべく物体とは反対方向の推進を増加させてよい。制御システムは、海洋船舶１０が物体Ｏから離れて少なくとも余裕距離５０に維持されるように物体Ｏから離れる方へ推力を発揮するべく、負の速度制限５３が制御コマンドに変換されるように構成されてよい。
【００３３】
同じく図３Ａ及び図３Ｂに例示されるように、速度制限５３の最大を設定する最高推進権限５４が用いられてよい。最高推進権限５４は、制御アルゴリズムが比較的低速で運航する海洋船舶１０の正確な推進制御を提供するように構成されるジョイスティッキング動作モード又はドッキング動作モードなどの、開示される速度制御が実装される当該動作モードに関するハンドリング、快適さ、又は安全メトリクスに基づく所定の値であってよい。描画した例では、最高推進権限５４は０．８ｍ／ｓであるが、船舶の構成及び当該動作モードの期待される制御需要に応じて、より速い又は遅い最高速度が実装されてよい。＋／−ヨー推進方向は、ラジアンの最高推進権限値を有してよい。さらに、異なる最高推進権限値が、異なる方向と関連付けられてよい。例えば、正のＹ又は前方向に関する最高推進権限値は、負のＹ又は後方向に関する最高推進権限値よりも高くてよい。
【００３４】
一実施形態では、近接センサシステム、例えば、センサプロセッサ７０と協働する近接センサ７２〜７８は、最も近い近接測定値の選択された組を特定する最重要物体（ＭＩＯ）データセットを生成するように構成されてよい。例えば、ＭＩＯデータセットは、ボートが制御権限を有する６方向、すなわち＋／−Ｘ、＋／−Ｙ、及び＋／−ヨー方向のそれぞれの距離を特定してよく、これにより、ナビゲーションコントローラに、海洋船舶の周りの物体Ｏの場所に基づくナビゲーション制約を知らせる。例えば、最も近い近接測定値は、船舶の船体を表す１つ又は複数の簡略化された二次元船舶輪郭に基づいて特定されてよい。このような実施形態では、ＭＩＯデータセットは、海洋船舶１０の可能な各移動方向の最も近い近接測定値を特定するべく、簡略化されたボートプロファイル及び低計算負荷の幾何学的形状を用いて計算されてよい。一実施形態では、ＭＩＯデータセットは、＋／−Ｘ方向、＋／−Ｙ方向、及び＋／−ヨー回転方向のそれぞれの１つの最も近い近接測定値を指定する６つの値を含む。
【００３５】
或る実施形態では、ＭＩＯデータセットは、上述の移動方向のそれぞれの最も近い近接測定値を定義する６つの値を常に含んでよい。したがって、特定の方向の近接測定値が検出されない場合、それぞれの方向の限定ではないと解釈されるデフォルトの大きい数値が提供されてよい。単なる一例を提供するために、＋／−ヨー方向のデフォルトの距離は、＋／−１８０°であってよい。ナビゲーションコントローラ（例えば、コントローラ２４）は、デフォルトの大きい回転角の範囲を、船舶がヨー方向のどのような物体とも衝突せずに１８０°方向転換できることを意味すると解釈する。他の実施形態では、デフォルトの大きい数値は、１８０°よりも大きく（さらには３６０°と同じくらい大きく）てよく、又は１８０°よりも小さくてよく、９０°などであってよい。Ｘ及びＹ方向のデフォルトの大きい値は、１０，０００メートル、５０，０００メートル以上などの大きさであってよい。いずれのこのようなケースにおいても、デフォルトの距離は、ナビゲーションコントローラが当該デフォルトのＭＩＯデータポイントに基づいてどのような船舶移動も制限しないほど十分に大きい。他の実施形態では、システム２０は、６未満の数のＭＩＯデータセットが提供され得るように構成されてよい。したがって、特定の方向の近接測定値９０が検出されない場合、ＭＩＯデータセットの一部としてヌル値が報告されてよく又は値が報告されなくてよい。
【００３６】
図４に例示されるように、二次元船舶輪郭は、ナビゲーションポイントＰｎに対して定義されるデカルトポイントの組として表されてよい。例えば、二次元船舶輪郭は、Ｐｎの周りの五角形の形状をなす５つのポイントの組であってよく、その場合の中心点（００）は海洋船舶のナビゲーションポイントＰｎ（すなわち、ナビゲーションの中心）である。図２の例を参照すると、３つのデカルトポイントは、前方ポイントＡ、右舷コーナーポイントＢ、右舷後方ポイントＣ、左舷コーナーポイントＢ’、及び左舷後方ポイントＣ’を含む。
【００３７】
図４には、複数の近接測定値９０に対する二次元船舶輪郭８０が提示されている。Ｘ軸及びＹ軸に沿った各方向の４つの最も近い近接測定値として、４つの直線的に最も近い近接測定値９０＋ｘ、９０−ｘ、９０＋ｙ、及び９０−ｙが順次に判定される。例えば、船舶モデルの最前方ポイントである前方ポイントＡからの正のＸ方向の最小距離８６を有する近接測定値が、最も近い近接測定値９０＋ｘとして判定される。後方ポイントＣ及びＣ’のＸ値からのＸ軸に沿って測定した場合の負のＸ方向の最小距離８７を有する近接測定値９０は、最も近い近接測定値９０−ｘである。右舷ポイントＢ及びＣのＹ値からのＹ軸に沿った最小距離８８を有する近接測定値９０は、最も近い近接測定値９０＋ｙである。左舷ポイントＢ’及びＣ’のＹ値からの負のＹ軸の方向の最小距離８９を有するのは、最も近い近接測定値９０−ｙである。
【００３８】
直線的に最も近い近接測定値に加えて、正のヨー方向及び負のヨー方向の最も近い近接測定値である、回転方向に最も近い近接測定値も計算されてよい。言い換えれば、回転方向に最も近い近接測定値は、正のヨー方向（時計回り）にナビゲーションポイントＰｎを中心として回転する際に二次元船舶輪郭８０に最初に触れることになるポイントと、負のヨー方向（反時計回り）にＰｎを中心として回転する際に二次元船舶輪郭８０に最初に触れることになるポイントを含む。２つの回転方向に最も近い近接測定値は、海洋船舶が物体と衝突せずに回転することができるヨー角度を特定するのに用いられてよい。衝突を回避するべく船舶ナビゲーションコントローラが海洋船舶の移動を適正に制限することができるように、最小の正のヨー角度及び最小の負のヨー角度がＭＩＯデータセットに含められてよい。
【００３９】
海洋船舶１０の近くのこれらの近接測定値９０に関して、それぞれの近接測定値と二次元船舶輪郭８０上の１つ又は複数の交点との間の少なくとも１つのヨー経路が計算されることになる。図４を参照すると、直線的に最も近い近接測定値９０＋ｘ、９０−ｘ、９０＋ｙ、及び９０−ｙのそれぞれを含む各近傍の近接測定値９０に関する１つ又は複数のヨー経路８１が計算されることになる。各近接測定値９０に関して決定される各ヨー経路８１に関して、正のヨー角度又は負のヨー角度（回転経路８１に応じて）であり得るヨー角度８５が決定される。最小の正及び負のヨー角度８５が、最も近い正のヨー方向近接測定値９０＋ｗ及び最も近い負のヨー方向近接測定値９０−ｗとしてＭＩＯデータセットに含められる。各近接測定値９０に関するヨー経路を計算するために、ナビゲーションポイントＰｎとそれぞれの近接測定値９０との間の半径を有する円が定義されてよい。図４は、ヨー経路８１を計算するために近接測定値円が定義される１つのこのような計算を表す。近接測定値経路８１と二次元船舶輪郭８０との間に少なくとも１つの交点８１’が特定される。
【００４０】
次いで、＋／−Ｘ方向、＋／−Ｙ方向、及び＋／−ヨー方向のそれぞれの最も近い近接測定値を提供するＭＩＯデータセットに基づいて速度制限が計算される。例えば、速度制限は、ＭＩＯデータセットにおける各ポイントに関して計算されてよく、したがって、結果的に＋／−Ｘ方向、＋／−Ｙ方向、及び＋／−ヨー方向のそれぞれの速度制限の連続的な計算をもたらす。
【００４１】
図５では、ドックである物体Ｏｄに近い海洋船舶１０が示されており、ドックを定義する複数の近接測定値９０が特定される。負のＸ方向の最も近い近接測定値９０−ｘ、正のＹ方向の最も近い近接測定値９０＋ｙ、及び＋ヨー回転方向の最も近い近接測定値９０＋ｗを含むいくつかの最も近い近接測定値も特定される。海洋船舶１０がドックＯｄに近づく際に、これらの特定された最も近い近接ポイントに基づいて速度制限が計算される。負のＸ方向速度制限、正のＹ方向速度制限、及び正のヨー回転速度制限を含む、３つの例示的な速度制限が示される。例えば、各速度制限は、前述の速度制限の式を用いて計算されてよく、この場合、Δｒは、プリセット余裕距離５０により調節される各距離測定値である。式は、線速度及び加速度の代わりに角速度及び加速度を用いることにより、回転（ヨー）速度制御に等しくあてはめることができる。
【００４２】
或る実施形態では、海洋船舶は、海洋船舶１０と物体Ｏとの少なくとも所定の余裕距離５０を維持するように推進装置１２ａ、１２ｂを自律的に制御するように構成されてよい。したがって、余裕域５１が侵される場合、速度制御ソフトウェア２５を実行する関連するコントローラである推進コントローラが、海洋船舶を余裕域５１が侵されないように移動させるべく推進装置１２ａ、１２ｂへの命令を生成してよい。ドックＯｄ又は防潮堤などの物体Ｏが海洋船舶１０の長さにわたる場合、正及び負のヨー方向限界が働き始めることになり、この場合、一方又は他方の方向のゼロ又は負のヨー速度制限により、海洋船舶を余裕域５１が侵されないように回転させる推進制御命令がもたらされる。
【００４３】
正及び負のヨー方向限界と、余裕域５１を維持するための制御命令により、防潮堤又はドックなどの物体Ｏとの海洋船舶のセルフアライニングがもたらされる。速度制御ソフトウェア２５を実行する中央コントローラ２４などの推進コントローラは、海洋船舶の一部が物体Ｏｄにより近くなる、したがって、余裕域５１の一部が侵される場合に船舶の回転を生じさせる推力命令が生成されることになるため、海洋船舶をドックＯｄと並べるべく回転させるように動作することになる。このような場合、関連するヨー速度制限９０＋ｗ、９０−ｗが負となり、結果的に、船舶の最も近い端を物体から離れる方へ移動させるべく海洋船舶を回転させる推力命令をもたらすことになる。図５を参照すると、速度制限９０＋ｗが負となる場合、海洋船舶１０は、＋ヨー方向の近接測定値９０＋ｗが関連する物体ポイントから少なくとも余裕距離となるまで、反時計回りに回転させられることになる。これにより、海洋船舶１０は、ヨー速度制限のどちらも負ではないようにドックＯｄの長さと並ぶことになる。したがって、図５に描画したシナリオに関して、ジョイスティック３０を横方向にドックＯｄに向けて保持することなどにより、ユーザが物体Ｏに向かう横方向移動を指示した場合、推進コントローラは、海洋船舶をドックＯｄとセルフアラインさせ、プリセット余裕距離５０に等しいドックからのクリアランスを維持することになる。
【００４４】
同様に、海洋船舶がスリップ内などの狭い空間内で操舵されている場合、推進コントローラは、物体Ｏが現れる海洋船舶のすべての側部で余裕距離を維持するように動作することになる。海洋船舶がスリップ又は同様の狭い空間内に位置決めされている場合、海洋船舶の２つの側部上の余裕距離が侵されるはずである。前述のように負の速度制限に基づく自律推力命令を実装するコントローラ７０は、海洋船舶１０をいずれの側部にも現れる物体内の中心に配置するように作用することになる。そこで、負の推力制御が、正のＹ方向と負のＹ方向との両方などの、海洋船舶の両側の物体に基づいて生成されることになる。海洋船舶が他方の側部よりも一方の側部で物体のより近くへ進む場合、より近い側の反対方向の負の推力命令が、反対の命令で生成されるよりも大きくなる。したがって、負の速度制限から生成される推力命令は、海洋船舶が他方の側部よりも一方の側部で物体により近い場合にのみ実行されることになり、速度制限は互いに打ち消しあう傾向があり、海洋船舶がいずれの側部にもある物体内の中心に配置されることになる。
【００４５】
速度制限の計算は、制御システム２０を有する１つ又は複数のコントローラにより実行される。図１を再び参照すると、センサプロセッサ７０は、近接センサ７２〜７８のそれぞれから近接測定値を受信し、このような実施形態では、ＭＩＯデータセットの特定を行うためのソフトウェアと共に構成されてよく、速度制限の計算を行うコントローラにＭＩＯデータセットを提供してよい。速度制限の計算を行うコントローラは、本明細書では、該コントローラに本明細書で説明したことを行わせるコンピュータで実行可能な命令を有する速度制御ソフトウェア２５を実行するように構成された任意のコントローラであり得る推進コントローラとして言及される。図１では、推進コントローラは、例えば、速度制御ソフトウェア命令２５を記憶及び実行するＣＣＭ２４であってよい。このような実施形態では、センサプロセッサ７０及び中央コントローラ２４のそれぞれは、メモリを備えるそれ自身のストレージシステムと、それぞれのストレージシステムに記憶されたプログラムを実行する及びデータにアクセスするそれ自身の処理システムとを含む。
【００４６】
他の実施形態では、センサプロセッサ７０は、速度制御ソフトウェア２５を記憶及び実行してよく、したがって、推進コントローラとして動作してよい。さらに他の実施形態では、速度制御ソフトウェア２５を記憶及び実行するコンピューティングシステムなどの専用の特殊用途推進コントローラが提供されてよく、センサプロセッサ７０などから近接測定値を受信し、種々の実施形態ではＣＣＭ２４に又は各ＰＣＭ２６ａ、２６ｂに提供され得る速度制限を出力するように構成される。さらに他の実施形態では、センサプロセッサ７０に属するものとして本明細書で説明される近接評価機能と速度制御機能は、両方とも、中央コントローラ２４などの単一のコントローラにより行われてよい。
【００４７】
近接センサ７２〜７８により大量の近接データが生成されると仮定すると、センサ７２〜７８とセンサプロセッサ７０との接続は、専用バス又はネットワーク接続を介してなされてよい。この専用バス又はネットワーク接続は、センサプロセッサ７０への大量の近接測定データ（いくつかの実施形態ではＩＭＵデータ）の伝送を可能にするために船舶ネットワークとは別個である。このような大量データ伝送は、複数のデバイスが通信するＣＡＮバス又は無線ネットワークなどの通常の船舶ネットワーク上では可能ではない場合がある。センサプロセッサ７０は、ＣＡＮバス又は無線ネットワークなどの船舶ネットワーク上でＭＩＯデータセットなどのフィルタされた近接データを通信するように構成されてよい。さらに他の実施形態では、センサプロセッサ７０と中央コントローラ２４などの推進コントローラとの間に専用の通信リンクが提供されてよい。
【００４８】
図６は、本明細書で説明した近接に基づく速度制限を実装する推進制御方法１００の一実施形態を描画する。＋／−Ｘ方向、＋／−Ｙ方向、及び＋／−ヨー方向のそれぞれに１つの、６つの最も近い近接測定値が提供される。ブロック１０３で直線範囲限界が提供され、ブロック１０４で回転範囲限界が提供される場合に、プリセット余裕距離５０、すなわち、物体からの維持されなければならない「最小範囲」が定義及び提供される。例では、直線範囲限界は５ｍである。角度方向の範囲限界は角測定値であり、例では０．４５ラジアンであることに留意されたい。最小範囲は、次いで、それぞれの距離値の方向（したがって、符号）に応じて、それぞれの距離値に加算又は減算される。集約ブロック１０５ａ〜１０５ｆは、それぞれ、プリセットバッファ値に適切な符号を割り当てるように構成される。
【００４９】
次いで、海洋船舶の距離値及び最大加速度セットに基づいて速度制限が適宜計算される。例では、直線最大加速度は０．０５ｍ／ｓ２であり、角加速度制限は０．０１ラジアン／ｓ２である。関連するデカルト方向の最大加速度である最大直線加速度が、ブロック１０７ａ〜１０７ｄのそれぞれに提供される。同様に、関連する正又は負のヨー方向の最大加速度である最大角加速度が、ブロック１０７ｅ及び１０７ｆのそれぞれに提供される。ブロック１０７で、関連する距離範囲（例えば、前述のΔｒ）に、対応する最大加速度が乗算される。ブロック１１０ａ〜１１０ｆで出力の絶対値がとられる前に、関連する速度計算の符号が、シグナム関数ブロック１０９ａ〜１０９ｆで決定される。次いで、絶対値の平方根が、ブロック１１１ａ〜１１１ｆで計算される。次いで、６方向のそれぞれに関する速度制限がブロック１１２ａ〜１１２ｆで決定され、すべての６つの速度制限値１１３ａ〜１１３ｆがブロック１１４で出力される。
【００５０】
図７は、速度制限実装の例示的な方法１２０を描画する。図７は、＋／−Ｘ速度制限１１３ａ及び１１３ｂに基づく正及び負のＸ方向の速度コマンドの決定を例証する。速度制限が、ユーザ制御入力１２２に基づいて計算される。描画した例では、正又は負のＸ方向推進コマンドが、ユーザ制御入力１２２（描画した実施形態では、ジョイスティックの位置に関連した最初の速度値である）、＋／−Ｘ速度制限１１３ａ及び１１３ｂ、及び正及び負のＸ方向の最高推進権限値１２４ａ及び１２４ｂに基づいて決定される。ユーザ制御入力１２２が正の場合、正のＸ方向推進コマンドが生成され、ユーザ制御入力１２２が負の場合、負のＸ方向コマンドが生成される。描画した例では、速度制限値１１３ａ〜１１３ｆは、それぞれの最も近い近接測定値に基づいて計算される境界のない値である。計算された速度制限１１３ａ又は１１３ｂが、ブロック１２５ａ、１２５ｂ及び１２６ａ、１２６ｂで、最高推進権限１２４ａ、１２４ｂに基づいて制限される又は上限設定される。特に、正のＸ方向の上限設定された速度制限が、ブロック１２５ａ及び１２５ｂで計算される。ブロック１２５ａで、速度制限が、正のＸ方向権限値１２４ａと負のＸ方向権限値１２５ｂとの両方により境界付けられ、海洋船舶が物体からの余裕距離未満である場合にブロック１２５ａから出力される速度制限が負であり得ることを意味する。しかしながら、ブロック１２５ｂで、速度制限が、正のＸ方向の最大権限１２４ａとゼロとの間で境界付けられ、近接測定値が余裕距離以下のとき、出力される速度制限がゼロとなることを意味する。負のＸ方向の上限設定された速度制限の決定も同様であり、負のＸ方向の上限設定された速度制限が、ブロック１２６ａ及び１２６ｂで計算される。ブロック１２６ｂの出力は、近接値が余裕域の外部又は内部のいずれにあるかに応じて負又はゼロとなり、ブロック１２６ａの出力は、近接値が余裕域の外部、余裕域の境界、又は余裕域の内部のいずれであるかに応じて、負、ゼロ、又は正であり得ることに注目されたい。
【００５１】
ゼロにより境界付けられる速度制限であるブロック１２５ｂ及び１２６ｂの出力が、ブロック１３５に提供され、そこでそれらはユーザ制御入力１２２を制限するように実装される。ユーザ制御入力１２２の符号に応じて、正の速度制限１２５ｂ又は負の速度制限１２６ｂのうちのいずれか１つが、ブロック１３５でユーザ入力権限を制限するのに用いられる。結果的にユーザ制御入力１２２に基づく速度コマンドがブロック１３６で出力される。自律制御が実装されない実施形態では、制御線図のこのゼロにより境界付けられる部分だけが、海洋船舶を物体Ｏのより近くに移動させるユーザ権限を許可するのではなく奪うように実装されてよい。
【００５２】
自律制御が提供される実施形態では、ブロック１２５ａ及び１２６ａの出力は、自律速度コマンドを決定するのに用いられてよい。ブロック１２５ａ及び１２５ｂ又は１２６ａ及び１２６ｂの出力が、それぞれブロック１２７及び１２８で集約される。余裕域が侵されない場合、集約されたブロックの出力は互いに打ち消しあうことになり、集約ブロック１２７及び１２８の出力はゼロとなる。集約ブロック１２７、１２８の出力が非ゼロの場合、余裕域が侵されており、海洋船舶を物体から離れる方へ移動させるべく推進コマンドが計算される。ブロック１２９及び１３０でそれぞれの集約された出力の絶対値が決定され、ブロック１３１及び１３２で負の利得が適用される。ブロック１３３及び１３４は、ユーザオーバーライドを実装するために提供され、この場合、ユーザにより生成された命令１２１がアクティブ又はポジティブであるときに、ブロック１３３及び１３４の出力をゼロに設定することにより、余裕距離を能動的に維持する自律推進制御が一時停止される。ユーザにより生成された命令１２１がアクティブではないとみなすと、ブロック１３３又は１３４の出力（どちらが非ゼロであっても）がブロック１３７に提供され、関連する符号を再び適用する。結果的に推進コマンドがブロック１３９で出力される。
【００５３】
本明細書での説明は、ベストモードを含む本発明を開示するため、そしてまた当業者が本発明を利用できるようにするために例を用いている。簡潔、明瞭、及び理解のために特定の用語が用いられている。このような用語は単に記述の目的で用いられ、広く解釈されることを意図しているため、従来技術の要件を超えて、不必要な限定がそこから推論されることはない。本発明の特許可能な範囲は、請求項により定められ、当業者が想到する他の例を含み得る。このような他の例は、それらが請求項の文字通りの言葉と相違のない特徴又は構造要素を有する場合に又はそれらが請求項の文字通りの言葉との非実質的相違を有する均等な特徴又は構造要素を含む場合に請求項の範囲内となることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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