(57)【要約】【課題】正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、水底情報を修正或いはグレードアップして更新する水底情報更新方法及び装置を提供する。【解決手段】水底情報格納手段５ａが、現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面と該水面下の水底地形との三次元像を生成するための水底情報を格納している。水底情報は、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点の水底高さ情報を有する。組合せ情報取得手段１３ａが、船舶が位置する水面下のターゲットの深度を含む探知情報と、探知時に測定した船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報を順次取得し、組合せ情報格納手段５ｂに格納させる。水底高さ演算手段１３ｂが、船舶位置情報の経緯度と、探知情報の水底部分の深度と、探知情報取得時の高さ位置とに基づいて、交点の水底高さを演算し、水底情報格納手段５ａに格納されている対応する交点のそれ以前のものと入れ替え更新する。【選択図】図１
2006010483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面と該水面下の水底地形との三次元像を生成するため予め用意した水底情報を更新する水底情報更新方法であって、
前記予め用意された水底情報が、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有し、
船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報とを組合せた多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算により求め、
該演算により求めた水底高さを、前記予め用意した水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替える
ことを特徴とする水底情報更新方法。
【請求項２】
前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものである
ことを特徴とする請求項１記載の水底情報更新方法。
【請求項３】
船舶の現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面と該水面下の水底地形との三次元像を生成するため予め用意し水底情報格納手段に格納した水底情報を更新する水底情報更新装置であって、
前記水底情報格納手段に格納した水底情報が、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有し、
船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報を順次取得する組合せ情報取得手段と、
該組合せ情報取得手段により取得した組合せ情報が格納される組合せ情報格納手段と、
該組合せ情報格納手段に格納された多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の高さ位置とに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算により求める水底高さ演算手段と、
該水底高さ演算手段により求めた水底高さを、前記水底情報格納手段に格納されている水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替え更新する更新手段と
を備えることを特徴とする水底情報更新装置。
【請求項４】
前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものである
ことを特徴とする請求項３記載の水底情報更新装置。
【請求項５】
前記組合せ情報取得手段は、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報を発生する魚群探知機からの探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報を発生するＧＰＳ信号発生器からの船舶位置情報とを組み合わせて取得する
ことを特徴とする請求項３又は４記載の水底情報更新装置。
【請求項６】
海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意し水底情報格納手段に格納された、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有する水底情報を更新処理するためにコンピュータを、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報を順次取得して組合せ情報格納手段に格納させる組合せ情報取得手段、
該組合せ情報格納手段に格納された多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の高さ位置とに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算により求める水底高さ演算手段、及び、
該水底高さ演算手段により求めた水底高さを、前記水底情報格納手段に格納されている水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替え更新する更新手段
として機能させることを特徴とする水底情報更新処理プログラム。
【請求項７】
前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものである
ことを特徴とする請求項６記載の水底情報更新処理プログラム。
【請求項８】
海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を書き換え可能に格納した水底情報格納手段と、該水底情報格納手段に格納されている水底情報を更新情報に基づいて更新する更新手段と、通信回線を介して外部からの要求に応じて前記水底情報格納手段に格納されている水底情報を配信する配信手段とを有する水底情報更新配信システムであって、
前記予め用意された水底情報が、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有し、
前記更新情報は、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報であり、
前記更新手段は、
前記水底情報格納手段に格納されている水底情報を更新するための前記更新情報を通信回線を介して受信する受信手段と、
該受信した更新情報を収集して格納する更新情報格納手段と、
該更新情報格納手段に格納されている前記格納情報としての多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算する水底高さ演算手段とを有し、
該水底高さ演算手段により演算した水底高さをそれ以前に前記水底情報格納手段に格納されている対応する交点の前記水底情報の水底高さと置き換え更新する
ことを特徴とする水底情報更新配信システム。
【請求項９】
前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものである
ことを特徴とする請求項８記載の水底情報更新配信システム。
【請求項１０】
前記受信手段が受信し前記更新情報格納手段に更新情報として格納される組合せ情報は、請求項３乃至５のいずれかに記載の水底情報更新装置が有する前記組合せ情報格納手段に格納されている組合せ情報に基づいて作成され送信されたものである
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の水底情報更新配信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水底情報更新方法及び装置に係り、より詳細には、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を更新する水底情報更新方法及び装置に関するものである。
【０００２】
本発明は水底情報更新処理プログラムに係り、より詳細には、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を更新する手段としてコンピュータを機能させる水底情報更新処理プログラムに関するものである。
【０００３】
本発明は水底情報配信システムに係り、より詳細には、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、該情報を必要とする船舶に配信する水底情報更新配信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００４】
船舶の操船に必要不可欠であった紙の海図は、近年のコンピュータ技術の大発展にともなって、電子海図に取って代わられた（２００２年４月から）。電子海図は、紙の海図に記載されたあらゆる情報をデジタルデータ化したものであり、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信することによって船舶の現在位置を常時取得し、この船舶の現在位置を表示画面上で電子海図に重畳して表示する船舶用ナビゲーションシステムを構成し、操船を支援するために用いることができる。
【０００５】
具体的には、従来の一般的な操船支援システムの表示画面に行われるに電子海図の表示例を示す図１９に見られるように、画面には、陸地Ｌ１〜Ｌ３、陸地Ｌ１〜Ｌ３を取り囲む海域Ｍ、電子海図上における操船中の船舶の現在位置Ｐが表示される。
【０００６】
陸地Ｌ１〜Ｌ３には、平均水面を高度の基準面として計測した等高線が表示されており、海岸線の形状や灯台、橋、塔など、陸上の建造物も把握できるようになっている。また、海域Ｍには、陸地Ｌ１〜Ｌ３の等高線と同じように、干潮時の最低水面を水深の基準面として計測した等深線が表示されており、各ポイントにおける水深値や底質、場合によっては沈船や暗礁なども記載されている。
【０００７】
このように電子海図では、紙の海図と同等に公の機関によって提供されており、操船中に視認可能な陸地Ｌ１〜Ｌ３の陸上地形に加えて、水面下にあって操船中に視認困難な海域Ｍの海底地形までも表現している。したがって、操船者は、表示画面に電子海図に重畳されて表示された船舶の現在位置Ｐに応じて、陸地Ｌ１〜Ｌ３の陸上地形の沿岸付近の地形、灯台の位置、水深、底質などの操船に有用な情報や海域Ｍの海底地形を把握し、座礁などの事故を回避するように船舶を操船することができる。しかし、図１９に示した電子海図のように、水底地形を２次元状で表示するだけでは、操船中の船舶に対する水底地形の状況を直感的に把握できない。
【０００８】
そこで、本願出願人は、電子海図が有する水深情報を流用して、例えば１０ｍの所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を作成し予め用意しておき、この水底高さ情報に基づいて図２０に示すように水底地形Ｂと水面Ｆとの三次元像を生成して表示するとともに、水面Ｆ上に船舶の現在位置Ｐや航行軌跡を表示することを、例えば特願２００２−３８１６０１号などにおいて提案している。図２０に示した表示から明らかなように、水底地形Ｂの三次元像は水底地形Ｂや水底地形に対する水面Ｆ上の船舶の現在位置Ｐとの関係を直感的に把握するには利便性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
因みに、水底地形の三次元像を生成するために所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を予め用意するが、その作成に当たって流用した日本近海で提供されている電子海図に関する情報は、水深データを５００ｍの間隔でメッシュ化したもの（経緯度に沿ったメッシュデータとなっていない。）で、データ区域も、
(1) latitude: N 34 to 46 (degrees)，longitude : E 135 to 148 (degrees)
(2) latitude: N 30 to 38 (degrees)，longitude : E 128 to 144 (degrees)
(3) latitude: N 24 to 30 (degrees)，longitude : E 122 to 132 (degrees)
の３区域に包含される海域であって、沿岸部ではデータが空白の区域もある。
【００１０】
なお、データフォーマットは、種別（０または１）、緯度（単位：度）、経度（単位：度)、水深（ｍ）からなり、［  Ｉ１、Ｆ１０．５、Ｆ１０．５、Ｉ６  ］のように表されている。なお、種別の０は計測水深または等深線から求めた水深、１は補間処理により作成された水深となっている。
【００１１】
上述したように、電子海図データは、５００ｍ間隔の点の緯度と経度で表される位置の水深データしか有せず、しかも、多くの点は計測水深または等深線から補間処理によって求めた水深でしかない。このため、この電子海図データを流用して生成した水底高さ情報に基づいて形成した水底地形の三次元像は直感的に水底地形を把握するには利便性はあっても、従前の紙の海図によって得られるもの以上のものは得られない。従って、船舶の航路を外れた海底の概略を知る上では役に立っても、子細を正確に知るためには情報不足となることは否めない。
【００１２】
このため、例えば、漁船やレジャー船が漁労の対象とする魚種に応じて漁労に適した海底を探ろうとしても、電子海図の水深データからは有効な探査を行うことは無理である。また、あらゆる水域に乗り入れ操船することを常とするレジャー船にあっては、水面下の水底までの水深や障害物の有無などの子細な様子を知ることは、安全な操船上必要なこととされるが、電子海図データから到底知ることは無理である。
【００１３】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新する水底情報更新方法及び装置を提供することを第１及び第２の課題としている。
【００１４】
本発明はまた、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新する処理手段としてコンピュータを機能させる水底情報更新処理プログラムを提供することを第３の課題としている。
【００１５】
本発明はさらに、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新し、該更新した水底情報を、斯かる水底情報を必要とする船舶に配信する水底情報更新配信システムを提供することを第４の課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記第１の課題を解決するためなされた請求項１記載の発明は、船舶の現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面と該水面下の水底地形との三次元像を生成するため予め用意した水底情報を更新する水底情報更新方法であって、前記予め用意された水底情報が、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有し、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報とを組合せた多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算により求め、該演算により求めた水底高さを、前記予め用意した水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替えることを特徴とする水底情報更新方法に存する。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の水底情報更新方法において、前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであることを特徴とする水底情報更新方法に存する。
【００１８】
上記第２の課題を解決するためなされた請求項３記載の発明は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、船舶の現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面と該水面下の水底地形との三次元像を生成するため予め用意し水底情報格納手段５ａに格納した水底情報を更新する水底情報更新装置であって、前記水底情報格納手段５ａに格納した水底情報が、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有し、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報を順次取得する組合せ情報取得手段１３ａと、該組合せ情報取得手段１３ａにより取得した組合せ情報が格納される組合せ情報格納手段５ｂと、該組合せ情報格納手段５ｂに格納された多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の高さ位置とに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算により求める水底高さ演算手段１３ｂと、該水底高さ演算手段１３ｂにより求めた水底高さを、前記水底情報格納手段５ａに格納されている水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替え更新する更新手段１３ｃとを備えることを特徴とする水底情報更新装置に存する。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の水底情報更新装置において、前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであることを特徴とする水底情報更新装置に存する。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の水底情報更新装置において、前記組合せ情報取得手段１３ａは、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報を発生する魚群探知機２からの探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報を発生するＧＰＳ信号発生器３からの船舶位置情報とを組み合わせて取得することを特徴とする水底情報更新装置に存する。
【００２１】
上記第３の課題を解決するためなされた請求項６記載の発明は、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意し水底情報格納手段に格納された、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有する水底情報を更新処理するためにコンピュータを、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報を順次取得して組合せ情報格納手段に格納させる組合せ情報取得手段、該組合せ情報格納手段に格納された多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の高さ位置とに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算により求める水底高さ演算手段、及び、該水底高さ演算手段により求めた水底高さを、前記水底情報格納手段に格納されている水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替え更新する更新手段として機能させることを特徴とする水底情報更新処理プログラムに存する。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の水底情報更新処理プログラムにおいて、前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであることを特徴とする水底情報更新処理プログラムに存する。
【００２３】
上記第４の課題を解決するためなされた請求項８記載の発明は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を書き換え可能に格納した水底情報格納手段２２ａと、該水底情報格納手段２２ａに格納されている水底情報を更新情報に基づいて更新する更新手段２１３ａと、通信回線を介して外部からの要求に応じて前記水底情報格納手段２２ａに格納されている水底情報を配信する配信手段２５，２６とを有する水底情報更新配信システムであって、前記予め用意された水底情報が、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有し、前記更新情報は、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報であり、前記更新手段２１３ａは、前記水底情報格納手段２２ａに格納されている水底情報を更新するための前記更新情報を通信回線を介して受信する受信手段２５，２６と、該受信した更新情報を収集して格納する更新情報格納手段２２ｂと、該更新情報格納手段２２ｂに格納されている前記更新情報としての多数の組合せ情報の前記船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた前記探知情報が有する前記ターゲット像の水底部分の深度と、前記探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、前記交点に対応する点の水底高さを演算する水底高さ演算手段２１３ａ１とを有し、該水底高さ演算手段２１３ａ１により演算した水底高さをそれ以前に前記水底情報格納手段２２ａに格納されている対応する交点の前記水底情報の水底高さと置き換え更新することを特徴とする水底情報更新配信システムに存する。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の水底情報更新配信システムにおいて、前記水面の高さは、前記船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであることを特徴とする水底情報更新配信システムに存する。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の水底情報更新配信システムにおいて、前記受信手段２５，２６が受信し前記更新情報格納手段２２ｂに更新情報として格納される組合せ情報は、請求項３乃至５のいずれかに記載の水底情報更新装置が有する前記組合せ情報格納手段に格納されている組合せ情報に基づいて作成され送信されたものであることを特徴とする水底情報更新配信システムに存する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、請求項１及び請求項３記載の発明によれば、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、探知時に測定して得た船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報とを組合せた多数の組合せ情報の船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた探知情報が有するターゲット像の水底部分の深度と、探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点に対応する点の水底高さを演算により求め、この演算により求めた水底高さを、予め用意した水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替えることで、船舶の現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面とこの水面下の水底地形との三次元像を生成するため予め用意した水底情報を更新しているので、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新する水底情報更新方法及び装置を提供することができる。
【００２７】
請求項２及び４記載の発明によれば、水面の高さは、船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであるので、潮位によって時々刻々変化する水面の高さを測定することを必要としない水底情報更新方法及び装置を提供することができる。
【００２８】
請求項５記載の発明によれば、組合せ情報は、魚群探知機が発生する船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、ＧＰＳ信号発生器が発生する探知時に測定して得た船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報とを組み合わせたものであるので、レジャー船舶や漁船が搭載する測定機器から容易に得られる情報によって水底情報を更新することができる水底情報更新装置を提供することができる。
【００２９】
請求項６記載の発明によれば、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意し水底情報格納手段に格納された、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さ情報を有する水底情報を更新処理するためにコンピュータを、組合せ情報取得手段、水底高さ演算手段、及び、更新手段として機能させるので、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新する処理手段としてコンピュータを機能させる水底情報更新処理プログラムを提供することができる。
【００３０】
請求項７記載の発明によれば、水面の高さは、船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであるので、潮位によって時々刻々変化する水面の高さを測定することを必要としない水底情報更新処理プログラムを提供することができる。
【００３１】
請求項８記載の発明によれば、受信手段が受信した更新情報が有する、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、探知時に測定して得た船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報とを組合せた多数の組合せ情報の船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた探知情報が有するターゲット像の水底部分の深度と、探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点に対応する点の水底高さを演算により求め、この演算により求めた水底高さを、予め用意した水底情報の対応する交点のそれ以前のものと入れ替えることで、船舶の現在位置や航行軌跡が重畳して表示される水面とこの水面下の水底地形との三次元像を生成するため予め用意した水底情報を更新し、通信回線を介して外部からの要求に応じて水底情報を配信するので、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新し、該更新した水底情報を、斯かる水底情報を必要とする船舶に配信する水底情報更新配信システムを提供することができる。
【００３２】
請求項９記載の発明によれば、水面の高さは、船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものであるので、潮位によって時々刻々変化する水面の高さを測定することを必要としない水底情報更新配信システムを提供することができる。
【００３３】
請求項１０記載の発明によれば、受信手段が受信し更新情報として格納される組合せ情報は、船舶に搭載された水底情報更新装置が有する組合せ情報格納手段に格納されている組合せ情報に基づいて作成され送信されたものであるので、水底情報は多数の船舶によって広い水域において取得された多くの更新情報によって広範囲にわたって更新されるようになり、より正確に水底の様子を三次元像として表示できるように、修正或いはグレードアップして更新した水底情報を配信できる水底情報更新配信システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は水底情報更新処理手段としてコンピュータを機能させるための本発明の水底情報更新処理プログラムが組み込まれ、本発明の水底情報更新方法を実施する水底情報更新装置を有し、水底情報更新装置によって更新された水底情報に基づいて水面下情報を表示する水面下情報表示システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【００３５】
図２において、水面下情報表示システムは、水底情報更新装置及び水面下情報表示処理装置として機能するマイクロコンピュータ（以下マイコンと略記する。）１と、探知情報発生部２と、船舶位置情報発生部３と、表示部４と、例えばハードディスクからなる外部メモリ５と、操作入力部６と、可搬型記録媒体であるフレキシブルディスク（ＦＤ）を介して外部と情報の受け渡しをするためのＦＤ装置７とを有する。なお、点線で示す無線通信手段８は、ＦＤを介さず無線通信回線を介して外部との間で情報の受け渡しを直接に行うためのものである。
【００３６】
マイコン１は、予め定めた制御プログラムなどを書き込んだ読み取り専用のメモリであるＲＯＭ１１、外部から入力される水面下情報についての各種のデータや処理プログラムを一時的に格納するための格納エリアや、データ処理作業を行うための作業エリアなどとして機能する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１２、上記処理プログラムに従って各種の処理を行う中央処理装置であるＣＰＵ１３などにより構成されている。マイコン１には、既存の魚群探知機の一部機能を流用して構成され得る探知情報発生部２と、既存の船舶用ナビゲーション装置のＧＰＳ（Global Positioning System）受信器の一部機能を流用して構成され得る船舶位置情報発生部３と、表示部４と、外部メモリ５と、操作入力部６と、ＦＤ装置７と、無線通信手段８とが接続されている。
【００３７】
表示部４は水面下情報表示処理装置として機能するマイコン１によって表示処理された水面下情報を表示し、表示手段として機能する。外部メモリ５は水底情報を格納してこれらの情報のデータベースとして機能する他、インストールされた処理プログラムを格納するとともに、水面下情報表示処理装置として機能するマイコン１によって収集された、探知情報発生部２が発生する探知情報と船舶位置情報発生部３が発生する船舶位置情報との組合せ情報などを格納し、各種の格納手段として機能する。予め用意して外部メモリ５に格納された水底情報は、一辺が５メートルの升目の交点の水底高さの情報からなっている。これは水底の三次元像を背景像として表示するために用意されたものであるが、一辺が例えば電子海図で提供している５００メートルの升目の交点についての既存の水底高さ情報に基づいて計算して人為的に作成したものであるので、精度が非常に劣っている。そこで、本発明では、水底情報更新処理装置として機能するマイコン１が、外部メモリ５に同じく格納されている組合せ情報を処理して生成した水底情報によって修正したり、アップグレードして更新する。
【００３８】
水面下情報表示処理装置及び水底情報更新装置として働くマイコン１の機能の詳細について説明する前に、マイコン１による表示処理や更新処理に供される組合せ情報を構成している探知情報と船舶位置情報とをそれぞれ発生する探知情報発生部２と船舶位置情報発生部３について説明する。
【００３９】
探知情報発生部２は、操作入力部６における操作入力によって探知開始が指示されたとき、マイコン１の制御により動作が開始され、船舶が位置する水面下のターゲットについて測定を行って得られるターゲットの深度を含む探知情報を発生する。探知情報発生部２は、図２に示すように、探知信号を出力する探知部２１と、探知部２１が出力する探知信号を入力して処理し探知情報を発生する信号処理部２２とを有し、発生した探知情報をマイコン１に対して出力する。
【００４０】
探知部２１は、図３に示すように、船底などに設けられる超音波振動子２１ａと、この超音波振動子２１ａを駆動して超音波を発生させるための駆動信号を発生する発振器２１ｂと、駆動信号によって駆動され超音波を水中に発射した後、発射した超音波がターゲットで反射して戻ってくる超音波エコーを超音波振動子２１ａが受信して出力する超音波エコーの強さに応じた大きさの探知信号を増幅する増幅器２１ｃと、増幅した探知信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器２１ｄとを有する。一方、信号処理部２２は、発振器２１ｂが駆動信号を発生して超音波振動子２１ａが超音波を水中に発射するタイミングを決定するとともに、Ａ／Ｄ変換器２１ｄが出力するデジタル化した探知信号を入力して信号処理し、ターゲットの深度と探知信号の強度とからなる探知情報を発生する。
【００４１】
信号処理部２２は、具体的には、水面下情報表示処理装置として機能しているマイコン１の制御のもとでプログラム動作するマイクロコンピュータにより構成され、探知部２１からの探知信号を入力し、この探知信号を以下のように処理して探知情報を発生する。
【００４２】
まず、超音波振動子２１ａが超音波を発射してからその超音波エコーを同超音波振動子２１ａが受信するまでの時間を計時して超音波の往復伝播時間を算出する。次に、この往復伝播時間に水中の音速を乗じることによって、超音波振動子２１ａからターゲットまでの往復距離を求め、この往復距離からターゲットまでの深度を算出する。この深度の算出に付随して、深度を算出する対象としたターゲットでの反射強度に比例した大きさに基づいて探知信号の強度を算出する。この強度の算出に当たっては、例えば超音波が水中で受ける伝播損失が事前に補正される。以上の処理結果として、信号処理部２２は、水面から水底までの各ターゲットの深度と各ターゲットでの反射の強度とからなる探知情報を発生する。
【００４３】
なお、上記ターゲットとしては、水中に発射した超音波を反射して超音波エコーを生ずる、プランクトン、魚群などの水中浮遊物や水底及び水底上の固定物などの全てのものが含まれる。このようなターゲットは、その種類によって、例えば大きさ、分布密度などに相違がある。また、上述したように伝播損失を補正した後に求められる探知信号の強度はターゲットの大きさ、分布密度などによって変化する。したがって、算出した強度は、ターゲットの種類を推定するために利用することができることになる。よって、各ターゲットの検知信号の強度は、後述するターゲット像の表示の際に、カラー画面であれば色、モノクロ画面であれば濃淡を変え、ターゲットの種類を表示に反映させるために利用される。
【００４４】
船舶位置情報発生部３は、水面上の船舶の経緯度と高さ（地心座標系上の高さ）とを含む三次元位置を示す船舶位置情報を発生する。船舶位置情報発生部３が発生する船舶位置情報は水面下情報表示処理装置として機能するマイコン１に供給され、上述した探知情報発生部２が発生する探知情報と組み合わされて組合せ情報としてマイコン１によって順次取得される。
【００４５】
水面下情報表示処理装置として機能するマイコン１は、具体的には後述するが、ＣＰＵ１３が処理プログラムを実行することにより、船舶が位置する水面下のターゲットについて得られるターゲットの深度を含む（探知情報発生部２が発生する）探知情報と、探知時点の船舶の位置を測定して得られる水面上の船舶位置の経緯度及び高さを含む（船舶位置情報発生部３が発生する）船舶位置情報との組合せ情報を順次取得する。取得した組合せ情報は、例えば図４に示すようなフォーマットにて、ＲＡＭ１２の格納エリアに時系列的に格納される。この処理によって、ＣＰＵ１３は組合せ情報取得手段として機能している。
【００４６】
マイコン１内のＣＰＵ１３は、この順次取得した組合せ情報とそれ以前に取得しＲＡＭ１２に格納している組合せ情報とに基づいて水面上の船舶の航行軌跡とこの航行軌跡に対応する水面下のターゲットの像とを表示部の画面上に合成して表示するため、航行軌跡とターゲット像との合成三次元像を鳥瞰図として生成する。この生成した合成三次元像は、実施の形態では、ＲＡＭ１２に割り当てた表示情報エリアに格納されるようになっているが、ＲＡＭ１２とは別個に、専用のＶ−ＲＡＭを設けてこれに格納するようにすることもできる。このことによって、ＣＰＵ１３は、合成三次元像生成手段として機能している。ここで、鳥瞰図の生成の仕方の概略を、図５を参照して以下に説明する。
【００４７】
図５は、簡単のため水面Ｓｗとこの水面Ｓｗ下のターゲットＴ（浮遊物）と水底Ｂを示す断面図を使用して鳥瞰図の生成の仕方を説明するための説明図である。鳥瞰図は、図示のように、水面の上方の任意の視点ＥＰから表示画面の大きさに相当する窓Ｗを通じて所定範囲の水面ＳｗとターゲットＴを斜め上方から見えるものを描いたものである。換言すると、合成三次元像としての鳥瞰図は、組合せ情報を構成している探知情報のターゲットの深度と船舶位置情報の経緯度とに基づいて水面上の船舶の現在位置を含む航行軌跡と航行軌跡に対応する水面下のターゲット像を任意の視点から見下ろしたとき、所定の大きさの窓Ｗを見える像に座標変換したものであるが、水面下のターゲット像が良好に視認できるように、航行軌跡が描かれている部分よりも手前側の水面については、表示しないようにする。水面の表示を行わなくても、水面の高さ位置に相当する想定面に、船舶の航行軌跡が現れるようにターゲット像が表示される。勿論、水面の表示が省略されていない水面下のターゲット像は水面に隠れて見えなく表示し、船舶の航行軌跡のみを水面上に描かれるように表示を行うこともできる。また、表示する水面の面積を増減して、ターゲット像の見える範囲を調整するようにしてもよい。
【００４８】
なお、窓Ｗは所定範囲を見たときの視角θの中心光軸Ｌ（１／２θ）に直交するように配される。また、最小の視角θは、画面上において見えてほしい水面上の最も遠方の航行軌跡Ｓｔに対応する点ＵＰと、最も近い航行軌跡Ｓｔに対応する最深度Ｄｍａｘの点ＬＰとによって決定される。勿論、この角度θ以上であれば、周辺も同時に見ることができる。なお、最深度Ｄｍａｘは、探知情報として得られる最も深い深度、例えば１５０ｍに決められる。
【００４９】
図５は上下方向の範囲を示すものであるが、左右方向の範囲についても、見えてほしい水面上の軌跡と軌跡に対応する最深度位置とによって決定される。何れの場合も、表示画面からは、上下、左右何れの方向においても、必要な範囲が見えなければならないので、表示範囲は大きい方によって自動的に決定される。なお、視点ＥＰは固定点ではなく、高さ及び方向が任意に選択することができるようになっており、任意の高さから３６０°の範囲で位置を変えた任意の位置から見た状態が表示できるようになっている。
【００５０】
また、ＣＰＵ１３は、表示処理のためＲＡＭ１２の格納エリアに一時的に格納した一連の組合せ情報の表示処理が終了した後、後の水底情報表示処理や水底情報更新処理に利用するため組合せ情報格納手段としての外部メモリ５に格納させて収集する。このことによって、ＣＰＵ１３は組合せ情報収集手段としても機能している。
【００５１】
外部メモリ５に格納された一連の組合せ情報は、過去の船舶の航行によって収集されたものであり、その後の水底情報表示処理の際に、ＣＰＵ１３はバッチ処理によってこの組合せ情報を任意の時点で順次或いは一括読み出し、読み出した組合せ情報に基づいて得られる水面上の船舶の航行軌跡と該航行軌跡に対応する水面下のターゲットの像との合成三次元像を生成し、表示部４の単一表示画面上に合成して表示することができる。なお、この合成三次元像を生成する範囲を指定するために、合成三次元像の生成に先立ち、組合せ情報のうちの船舶位置情報のみを利用して、図６に示すように、水面上の船舶の航行軌跡のみが表示部４の表示画面上に二次元表示される。そして、この表示画面上において、表示枠Ｆを描くことによって、この枠内の航行軌跡Ｓｔと、この航行軌跡の下方に存在するターゲット像とが同一表示画面上に合成表示されるような合成三次元像が生成される。また、同じ画面には、指定範囲を見る方位Ｅ、Ｗ、Ｓ、Ｎと水面となす角度θ１、θ２・・を指定するためのツールも同時に表示されている。
【００５２】
以上説明した構成にもとづいてマイコン１が行う動作を、その内部のＣＰＵ１３が処理プログラムに従って行う処理フローを示す図７及び図８を参照して説明する。
【００５３】
まず、操作入力部６において探知開始を指示する操作が行われると（図７中のステップＳＴ１がＹＥＳのとき）、ＣＰＵ１３は探知情報発生部２に対して探知開始指示を出力する（ステップＳＴ２）。その後、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知情報発生部２が探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、探知時に船舶位置情報発生部３が測定して得た船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報を順次取得する（ステップＳＴ３）。続いて、ステップＳＴ３において順次取得した組合せ情報とそれ以前に取得している組合せ情報とに基づいて得られる水面上の船舶の航行軌跡とこの航行軌跡に対応する水面下のターゲットの像とを表示部４の表示画面上に合成して表示するため航行軌跡とターゲット像との合成三次元像を順次生成する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ３とステップＳＴ４の処理は、操作入力部６において探知終了を指示する操作が行われるまで（ステップＳＴ６がＹＥＳとなるまで）、繰り返し継続される。生成された合成三次元像は、表示部４の表示画面に表示するため、表示部４に対して出力して表示画面上に合成三次元像を表示させる（ステップＳＴ５）。
【００５４】
以上の処理によって、探知を行いながら船舶を航行させたとき発生される探知情報と船舶位置情報との組合せ情報の取得毎に、航行軌跡とそれに対応するターゲット像との合成三次元像の表示が表示部４の表示画面上にリアルタイムに行われ、例えば図９及び図１０に示すような鳥瞰図が表示される。表示画面上に表示された鳥瞰図からは、水面上に描かれた船舶の現在位置Ｐを含む航行軌跡Ｓｔと各位置に対応する水面下のターゲットの像Ｔとが直接関係付けられて視認でき、直感的に両者の位置関係も理解できるようになる。従って、ターゲット像を観察しながら、現在の船舶位置から既に通り過ぎた水面位置に船舶を操船して移動する際、表示画面上で表示を見ながら戻りたい位置への船舶の操船が支援される。
【００５５】
また、図示の例では、航行軌跡とそれに対応するターゲット像の水底との間にスクリーンを描き、両者間の対応関係をより分かりやすくするとともに、このスクリーン上に水面と水底の間の浮游物の像（魚群など）を別個に描き、浮遊物とこれに対応する水底位置の対応関係も分かりやすくしている。
【００５６】
しかし、図９の例のように、左右方向の航行軌跡が途中で折り返している場合には、スクリーンによって後方のターゲット像が見えなくならないように、スクリーンを半透明のものとして描き、スクリーンを通じて後方のターゲット像を視認できるようにしている。なお、図示の例では、何重にも後方に重なってターゲット像が描かれているが、現実には、半透明に描いても透視できる限度があるので、一度に表示する情報量としては、折り返しによって一回だけ重なったターゲット像に制限することが好ましい。勿論、鳥瞰図は３６０°の任意の位置に視点を移動して表示することができるので、後方に位置して視認し難いときには、視点位置を１８０°位置を変えた後方から視認した表示とすれば、視認性の悪さは解消できる。また、前後方向の航行軌跡に対応するターゲット像については、表示からは視認できないが、このような部分については、視点位置を９０°変えた鳥瞰図を描くことで、視認できるようになる。
【００５７】
本発明によって生成され表示画面に表示される合成三次元像の有用性を、図１１を参照してより具体的に説明する。図１１（ａ）は実際の計測現場の一例、図１１（ｂ）は従来の魚群探知器の表示部の表示画面に行われる表示、図１１（ｃ）は本発明によって表示部４の表示画面に行われる表示をそれぞれ模式的に示している。
【００５８】
図１１（ａ）に示すように、水面Ｓｗ、水底Ｂからなる計測現場において、水面Ｓｗ上を船舶が航行軌跡Ｓｔに沿って航行しながら探知情報を取得したとき、水面下に一塊の魚群からなるターゲットＴが存在した場合を考える。このようなとき、従来の魚群探知器では、図１１（ｂ）のように、時間の経過とともに探知情報に基づくターゲット像が表示画面の左から右へ順次移動されていた二次元像が表示されているに過ぎず、船舶位置が画面の切り替えによって別の画面に表示できるようになっていたとしても、探知した魚群Ｔの位置と水面上の船舶位置との関係が分かりにくい。また、図示の例のように、航行軌跡Ｓｔが途中で折り返すような場合、一塊であるはずの魚群Ｔが魚影Ｔ１，Ｔ２で表示されるようになるが、表示からは、これらの魚影Ｔ１，Ｔ２の水面下での相対的な位置関係が分からないため、各魚影が一塊の魚群の一部であることを理解することが難しく、概して別の魚群の計測結果のように捉えられがちである。これに対して、本発明によって得られる表示によれば、図１１（ｃ）のように、水面上の船舶の航行軌跡Ｓｔが途中で折り返したものとして明確に認識できる三次元表示が行われ、その航行軌跡に対応する水面下のターゲット像も三次元表示されるので、表示からは魚影Ｔ１，Ｔ２の相対的な位置関係も表示されるようになり、魚影Ｔ１、Ｔ２の各々が一塊の魚群Ｔの一部分の計測結果であることも理解し易くなる。
【００５９】
なお、操作入力部６における探知終了を指示する操作が行われると（ステップＳＴ６がＹＥＳとなると）、探知情報発生部２に対して探知終了指示を出力して探知情報発生部２における探知情報の発生動作を停止させる（ステップＳＴ７）。続いて、一連の処理動作による水面下情報の合成三次元像のリアルタイム表示に使用した一連の組合せ情報を、後のバッチ処理によって合成三次元像などを生成するために使用可能にするため、ステップＳＴ４の合成三次元像の生成に使用したＲＡＭ１２に格納されている全ての組合せ情報を外部メモリ５に格納させて収集しておく（ステップＳＴ８）。この格納に際しては、後の利用の際に情報を取り出し易くすことができるように、水域名などの名称をファイル名として付しておく。
【００６０】
上述したステップＳＴ３の組合せ情報の取得処理では、例えば１秒のタイマ割り込みによって、１秒毎に、船舶位置情報発生部３からの船舶位置情報と探知情報発生部２からの探知情報とが取得され、取得された船舶位置情報と探知情報はＲＡＭ１２内の格納エリアに格納されることで組合せられる。しかし、探知情報発生部２の動作に起因し、組合せ情報としては、連続して取得した２種類の情報が単純に組み合わされていない。すなわち、探知情報発生部２においては、探知部２１が超音波を発射し、その反射エコーが予め定めた最深部から戻ってくるまでの時間と、戻ってきた反射エコーを信号処理部２２が処理して探知情報を発生するまでに一定時間を要する。実施の形態では、最深部を１５０ｍと想定し、一定時間を１秒としている。従って、動作を開始した探知情報発生部２は、１秒の一定時間毎に、超音波を発射し、その結果得られる探知情報を発生するので、組合せ情報としては、今回取得した船舶位置情報が次回取得される探知情報と組み合わされることで得られる。
【００６１】
また、上述したステップＳＴ４の合成三次元像の生成処理では、ステップＳＴ３において、新しい組合せ情報が取得される毎に、組合せ情報のうちの船舶位置情報に基づく水面上の船舶位置と水面下のターゲットの像とを単一の表示画面上に合成して表示するため合成三次元像が生成される。この生成した合成三次元像のデータは、表示部４の画面に表示するためのＲＡＭ１２内の表示情報格納エリア、或いは専用に設けたＶ−ＲＡＭに、それ以前のデータに上書きされて格納される。このことで、順次取得する組合せ情報とそれ以前に取得している組合せ情報とに基づいて得られる水面上の船舶の航行軌跡とこの航行軌跡に対応する水面下のターゲットの像とを単一表示画面上に合成して表示するため航行軌跡とターゲット像との合成三次元像が順次生成される。生成された合成三次元像は、表示部４の表示画面に表示するため、表示部４に対して出力され（ステップＳＴ５）、表示画面上に合成三次元像が表示される。
【００６２】
なお、生成される合成三次元像は船舶の航行距離に比例して増加するので、生成された合成三次元像の全てを制限なく単一の表示画面上に表示すると、時間的に古い像と新しい像が重畳されるようになって、最新の像が見難くなる。従って、表示に使用する組合せ情報の数に制限を設けておき、取得した組合せ情報が制限数を超えた場合には、最新の組合せ情報の取得に伴って、制限数を超えた古い組合せ情報により生成した合成三次元像を、ＲＡＭ１２内の表示情報格納エリア、或いはＶ−ＲＡＭから消去するようにする。このようにした場合には、合成三次元像の消去に伴ってその生成に使用していた古い組合せ情報を順次外部メモリ５に移行して格納させ、ステップＳＴ８において外部メモリ５に格納させて収集する情報は最新のものだけにすることができる。
【００６３】
次に、操作入力部６において、探知開始を指示する操作がなく（図７中のステップＳＴ１がＮＯのとき）、その代わりに、バッチ処理の開始を指示する操作が行われると（ステップＳＴ１１がＹＥＳのとき）、ＣＰＵ１３は、過去の船舶の航行時に収集し外部メモリ５に格納させた組合せ情報に付しているファイル名を読み出し、その一覧を表示部４の表示画面上に表示させる（ステップＳＴ１２）。次に、表示された一覧からファイル名の一つが選択されるのを待ち（ステップＳＴ１３）、ファイル名の一つが選択されることによって（ステップＳＴ１３がＹＥＳのとき）、バッチ処理によって水面下情報を表示したい組合せ情報が選択されると、ＣＰＵ１３は、その選択されたファイル名の付された一連の組合せ情報を外部メモリ５からＲＡＭ１２内の格納エリアに一括して読み込み、この読み込んだ組合せ情報のうちの船舶位置情報に基づいて船舶の航行軌跡の二次元像を生成し（ステップＳＴ１４）、これを表示部４に対して出力してその表示画像に表示させる（ステップＳＴ１５）。
【００６４】
その後、この航行軌跡が表示された画像上で、表示させて見たいターゲット像に対応する航行軌跡が枠（図６のＦ参照）で囲われることによって、合成三次元像を表示させたい範囲が指定されるのを待つ（ステップＳＴ１６）。範囲の指定が行われると（ステップＳＴ１６がＹＥＳのとき）、ＣＰＵ１３は、その指定された範囲の航行軌跡を描くのに使用している船舶位置情報を有する組合せ情報をＲＡＭ１２の格納エリアから順次読み出し、この順次読み出した組合せ情報に基づいて得られる水面上の船舶の航行軌跡と該航行軌跡に対応する水面下のターゲットの像との合成三次元像を生成し（ステップＳＴ１７）、生成した合成三次元像を表示部４に対して出力して、その表示画面上に合成して表示させる（ステップＳＴ１８）。
【００６５】
なお、ＣＰＵ１３は、指定した範囲内の組合せ情報を全て読み出すまで（ステップＳＴ１９がＹＥＳとなるまで）、上述のステップＳＴ１７〜ＳＴ１９の処理動作を繰り返し、全ての組合せ情報を読み込んだ後は、選択した範囲のバッチ処理の終了操作及びバッチ処理そのものの終了操作の何れもないとき（ステップＳＴ２０及びＳＴ２１がともにＮＯのとき）、上記ステップＳＴ１６に戻って、選択した範囲のバッチ処理の終了操作又はバッチ処理そのものの終了操作が行われるまで（ステップＳＴ２０又はＳＴ２１がＹＥＳとなるまで）、上述のステップＳＴ１４〜ＳＴ２１の処理動作を繰り返すが、その過程で、例えば視点、拡大率、表示範囲の変更など表示内容を変更する指示操作が行われたときには、その指示に従った処理を行い、変更が行われないときには、それ以前と同じ処理動作を繰り返す。また、選択した範囲の終了指示操作が行われると（ステップＳＴ２０がＹＥＳのとき）、別の範囲を選択できるように、上記ステップＳＴ１４に戻って船舶の航行軌跡の二次元像を生成し、これを表示部４に対して出力してその表示画像に表示させる（ステップＳＴ１５）。バッチ処理そのものの終了操作が行われると（ステップＳＴ２１がＹＥＳのとき）、上記ステップＳＴ１に戻って探知開始操作又はバッチ処理開始操作が行われるのを待つ。
【００６６】
以上により、外部メモリ５に格納させて収集した組合せ情報によって、過去に航行したことのある水面下の情報を任意の時点で表示部４の表示画面上に表示させることができるので、任意時点で過去の水面下情報を見て利用することができる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態では、探知情報と船舶位置情報との組合せ情報によって生成した合成三次元像のみを表示画面に表示するようにしているが、外部メモリ５に、所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における予め用意された水底高さ情報を格納しておき、この水底高さ情報に基づいて生成した水底の三次元像を合成三次元像の背景像として図１２に示すように合成して表示画面上に表示するようにすることができる。図１２においては、表現しても分かり難いので、水底三次元像の描画を省略しているが、合成三次元像の背景像として水底三次元像を表示した場合の表示画面上の合成三次元像のみを描いている。
【００６８】
同図から分かるように、合成三次元像の水底より下方の部分が背景像によってマスクされて表示されなくなり、この結果、水底三次元像の一部分として表示されるターゲット像の水底Ｔｂの輪郭が明瞭に表示されるようになる。そして、合成三次元像の背景像として水底三次元像が表示されることによって、探知情報によって描かれるターゲット像とその周辺の水底地形との関係を明瞭に把握することができるようになる。なお、図１２には、船舶の最新位置が移動方向に向いた船舶のシンボルマークとして描かれている。また、図には示していない陸上地形を表示するため、水底高さ情報と同様の高さ情報として外部メモリに格納しておき、表示範囲に陸上も含む指定が行われたときに、水底三次元像の生成の際に陸上三次元像も生成して、陸上地形も含めた鳥瞰図を表示するようにすることができる。この際、水面と陸地との境目を水面高さによって決定するようにすれば、潮位によって変化する水際の景色の表示を現実のものに限りなく近づけることができるようになる。
【００６９】
次に、水底三次元像の具体的な生成の仕方を説明する。まず、水底高さ情報として、一辺が例えば５メートルの升目ができるように所定間隔で予め定めた経緯度線の交点について、例えば図１３に示すように、交点の経緯度と地心座標系上の高さ（地球の中心からの高さである地心高さ）とからなる情報を予め用意して外部メモリ５に格納しておく。そして、水底三次元像を生成するに当たっては、外部メモリ５から読み出した交点Ｃの経緯度とその高さとによって、図１４に示すような多数の点ＰＰを決定するとともに、この決定した点ＰＰの隣接する３点によって形成される点線で示す三角平面を多数つなぎ合わせて水底面を形成する。そして、この水底面を、合成三次元像を生成するときと同一条件で見たときの鳥瞰図として座標変換して、水底の三次元像を生成する。
【００７０】
なお、合成三次元像を表示画面に単独で表示させる場合、ターゲット像の水面からの深度が分かれば、合成三次元像を表示画面に表示することができるが、地心高さの情報に基づいて生成した水底三次元像を背景像として合成して合成三次元像を表示するためには、両三次元像の三次元位置を整合させなければ、水底三次元像が合成三次元像の背景像として有効なものとならない。そこで、以下に、両三次元像の整合の仕方を説明する。
【００７１】
組合せ情報を構成する船舶位置情報は、水面上での船舶の位置の高さを含んでいるが、この高さは、図１５に示すように、ＧＰＳ受信器が有する船舶上に設けられたアンテナの高さＨ（地心座標系上の高さ）であるので、このアンテナの高さＨに基づいて水面の高さＨｗ（地心座標系上の高さ）を次式によって求める。
Ｈｗ＝Ｈ−ｈ１＋ｈ２
式中、ｈ１は船底からアンテナまでの高さ、ｈ２は船底から喫水線までの高さである。なお、喫水線の位置は船舶の積み荷の状況によって変わるが、高さの精度がこの変化幅を許容する場合には、平均的な喫水線の位置を固定的に用いればよい。しかし、この変化を許容しない程、高精度の水面高さを求める必要があるときには、喫水線の位置が変わったとき、その都度、喫水線位置の情報も変更する必要がある。
【００７２】
上述のようにして求めた水面の高さＨｗは、単一の表示画面に合成三次元像と水底三次元像とを合成表示するに当たって、水面の高さＨｗに対応づけて、表示画面上に表示する水底三次元像の表示位置を決定するために利用することによって、合成三次元像の水面を両三次元像に共通の水面とする合成が行われ、単一の表示画面上に合成して表示した合成三次元像と水底三次元像との三次元位置の整合がとられるようになる。勿論、水底三次元像を生成するために使用した交点Ｃの高さ情報の不正確さや、三角平面により生成しているその生成の仕方に起因して、両三次元像の水底の位置を完全に一致させることができないので、両三次元像が重なっている水底部分については、合成三次元像による表示が水底背景像に優先して表示される。なお、水面の高さについては、船舶位置情報がその一部として有し、船舶位置情報が有する船舶の現時点の経緯度位置と同時に得られる高さを利用して求める例を説明したが、必ずしも船舶位置情報が有する高さを利用して求めなくてもよい。例えば、海上情報に関する放送から定期的に水象情報の一部として取得できる潮汐情報を利用して求めることも可能である。すなわち、潮汐情報は、標準水面高さ（地心座標系上の高さ）に対する潮位変動情報を有するので、この情報に基づいて現在の水面の高さを演算によって求めることができるので、これをそのまま利用するようにしてもよい。
【００７３】
上述のように、合成三次元像の背景像として既存の水底高さ情報を使用して生成した水底三次元像を合成して単一の表示画面上に表示するようにした場合、合成三次元像による航行軌跡に対応するターゲット像の一部である水底だけでなく、その周辺の水底の様子も同時に見ることができるので、航行軌跡に対応する水底が傾斜した水底面のものであるのか、或いは、水平な水底面のものであるのかが一目で把握することができる。
【００７４】
よって、表示がリアルタイムに行われている場合だけでなく、バッチ処理によって行われている場合にも、ターゲット像の浮游物体とそれに対応する水底の状況と、その周辺の水底の様子とが合成されて表示されている表示画面上に、船舶の水面上の現在位置とその位置に対応する水底上の位置とを重ねて表示することによって、船舶を現在位置から何処に移動するのが適当であるかを決めたり、移動を決めた水底或いは水面上の位置に船舶を移動する操船を行うことを支援することができる。
【００７５】
以上説明したように、合成三次元像の背景像として既存の水底高さ情報を使用して生成した水底三次元像を合成して単一の表示画面上に表示する場合、マイコン１内部のＣＰＵ１３が処理プログラムに従って行う水底三次元像の生成、及び生成した水底三次元像の表示処理は、合成三次元像を生成して表示させる処理に先だって行われればよく、そのための処理ステップは図７及び図８の処理フロー中の適当なステップ間に挿入することができるので、具体的な説明は省略する。
【００７６】
次に、本発明により、外部メモリ５に予め用意して格納した経緯度の交点の水底高さの情報からなる水底情報を更新する方法を以下説明する。本発明では、実測によって得た組合せ情報を利用して背景像の精度を高めることができるようになっている。すなわち、外部メモリ５に格納させて収集した一連の組合せ情報の船舶位置情報が有する経緯度及び高さと、当該船舶位置情報と組み合わされた探知情報が有するターゲット像の水底に相当する部分の深度とに基づいて、交点に対応する点の水底高さを演算により求め、演算により求めた水底高さを、対応する交点のそれ以前のものと入れ替え水底高さ情報の更新を行う。
【００７７】
具体的には、図１６に示すように、組合せ情報の船舶位置情報によって探知情報を取得した位置Ｓ１〜Ｓ１０（経緯度）が特定される。図示のように、任意の交点の周辺にあり、位置間を直線で結んで形成される三角形内に交点を取り囲む最も近い３位置Ｓ４、Ｓ７及びＳ８について、図１７に示すように、３位置に共通の高さＨ（図１５のＨと同一）に基づいて算出した水面高さＨｗから各位置の水底深度Ｄｂを減じることによって、各位置の地心座標系上の各位置の水底高さＨｂを算出し、この３位置の高さと各位置の経緯度と交点の経緯度とを用いて、交点に対応する三角平面上の高さを演算により求め、これをそれ以前のものと入れ替える。
【００７８】
このことによって、人為的に作成された交点の不正確な高さ情報が、実測により得られた探知情報に基づいてより精度の高いものに更新されるようになる。図示の例では、１つの交点についてのみ示しているが、上述した条件に合致する全ての交点について、その交点の高さが演算によって求められてそれ以前のものとそれぞれ入れ替えられる。従って、更新後は、更新された水底高さ情報に基づいて生成した水底三次元像が背景像として合成三次元像と合成されて表示画面に表示されるようになり、精度のよい背景像によって合成三次元像の周辺の水底の状況をより正確に把握することができるようになる。なお、水底高さ情報の更新は、探知情報が得られる毎に自動的に行われるのではなく、利用者の判断で開始操作が行われたときに行われるようにしてもよい。また、自動的に行われる場合にも、無条件で行われるのではなく、例えば波高が所定値以下であり、実測により得られた探知情報の信頼性が高いなどの予め定めた条件を満たしたときに自動的に更新動作を開始させるようにすることが好ましい。
【００７９】
以上説明した水底高さ情報の更新処理は、収集した一連の組合せ情報が合成三次元像の生成に使用されていない任意の時点で行うことができるが、例えば悪天候時に収集したようなものの場合、信頼性が劣る可能性があるので、更新に使用しないようにすることが好ましく、そのための判定情報を自動的に付与する条件を定めるようにすることも考えられる。また、水底の状況は場所によっては、経時的な変化の激しいところもあるので、一度更新したからよいというものでなく、最新の信頼できる情報が収集されたときに実行しておくことが好ましい。
【００８０】
なお、上述の実施の形態では、船舶が搭載している装置の外部メモリに水底高さ情報を格納しておき、その情報を更新するようにしているが、この種の情報をセンター的な位置づけの場所に設置したサーバーコンピュータの記憶装置に格納しておき、予め登録したユーザが、必要なとき必要な水域の水底高さ情報を、船舶に搭載した無線通信手段を介してサーバーコンピュータから配信を受け、ダウンロードして使用できるようにすることもできる。なお、センタにおける水底情報の更新は、上述した更新方法と同様の処理によって行うことができる。
【００８１】
図１８は本発明の水底情報更新方法を実施し、水底情報を更新するとともに更新した水底情報を配信する水面下情報更新配信システムの一実施の形態を示すブロック図である。図１８において、水底情報更新配信システムは、センタ的位置づけの場所に設置され、更新手段及び配信手段として機能するサーバコンピュータ（以下サーバと略記する。）２１０と、例えばハードディスクからなる外部メモリ２２０と、表示部２３，操作入力部２４と、有線通信回線を介して外部と制御された有線通信手段２５とを有する。なお、点線で示す無線通信手段２６は、無線通信回線を介して外部との間で情報の受け渡しを直接に行うためのものである。
【００８２】
サーバ２１０は、予め定めた制御プログラムなどを書き込んだ読み取り専用のメモリであるＲＯＭ２１１、外部から入力される更新情報についての各種のデータや処理プログラムを一時的に格納するための格納エリアや、データ処理作業を行うための作業エリアなどとして機能する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２１２、上記処理プログラムに従って各種の処理を行う中央処理装置であるＣＰＵ２１３などにより構成されている。サーバ２１０には、外部メモリ２２０と、表示部２３と、操作入力部２４と、有線通信手段２５と、無線通信手段２６とが接続されている。
【００８３】
外部メモリ２２０は、海、湖沼などの水底の様子を三次元像として画面に表示するため予め用意した水底情報を書き換え可能に格納し、これらの情報のデータベースとして機能する水底情報格納手段（図１（ｂ）中の２２０ａ）としての他、インストールされた処理プログラムを格納するプログラム格納手段として機能する。予め用意して外部メモリ２２０に格納された水底情報は、図２について上述したシステムと同様に、例えば一辺が５メートルの升目の交点からなる所定間隔で予め定めた経緯度線の交点における水底高さの情報からなっている。これは水底の三次元像を背景像として表示するため要求があったとき配信するために用意されたものであるが、一辺が例えば電子海図で提供している５００メートルの升目の交点についての既存の水底高さ情報に基づいて計算して人為的に作成したもので、精度が非常に劣っている。
【００８４】
外部メモリ２２０はまた、ここに格納されている水底情報を更新するため受信手段として機能する有線通信手段２５或いは無線通信手段２６により受信された更新情報を格納する更新情報格納手段（図１（ｂ）中の２２０ｂ）としても機能している。更新情報は、船舶が位置する水面下のターゲットについて探知して得たターゲットの深度を含む探知情報と、前記探知時に測定して得た前記船舶の水面上の位置の経緯度を含む船舶位置情報との組合せ情報であり、これは、図２について上述したシステムの水底情報更新装置が有する組合せ情報格納手段として機能する外部メモリ５に格納されている組合せ情報に基づいて作成され送信されたものである。
【００８５】
サーバ２１０は、ＣＰＵ２１３が処理プログラムを実行することにより、水底情報格納手段に格納されている水底情報を更新情報格納手段に格納されている更新情報に基づいて更新する他、有線通信手段２５或いは無線通信手段２６を介して外部からの要求に応じて水底情報格納手段に格納されている水底情報を、ＣＰＵ２１３の制御の下で受信手段及び配信手段として機能している同じ有線通信手段２５或いは無線通信手段２６を介して配信する。この処理によって、ＣＰＵ２１３は更新手段として機能している。
【００８６】
更新手段として機能するＣＰＵ２１３は、具体的には、更新情報格納手段としての外部メモリ２２０に格納されている更新情報としての多数の組合せ情報の船舶位置情報が有する経緯度と、当該船舶位置情報と組み合わされた探知情報が有するターゲット像の水底部分の深度と、探知情報取得時の水面の高さとに基づいて、交点に対応する点の水底高さを演算する。この処理によってＣＰＵ２１３は水底高さ演算手段として機能している。この演算した水底高さは、それ以前に水底情報格納手段としての外部メモリ２２０に格納されている対応する交点の水底情報の水底高さと置き換えられる。以上により、更新手段として機能するサーバ２１０のＣＰＵ２１３が、外部メモリ２２０に同じく格納されている組合せ情報に基づいて演算し求めた交点の水底高さ情報により水底情報を修正したり、アップグレードして更新する。なお、水面の高さは、図１７について上述したように、船舶位置情報がさらに含む水面上の当該船舶の高さ位置に基づいて演算して求めたものである。
【００８７】
サーバ２１０の外部メモリ２２０に格納している高さ情報からなる水底情報は、精度が非常に劣っているので更新が必要であるが、この更新に使用する情報は、例えば、広域に分散している信頼できる測定精度を持った測定機器を搭載している特定の契約ユーザー（利用者でもある）から実測によって得た探知情報を図２に点線で示す無線通信手段８により直接送出してもらったり、或いは、外部メモリ５に格納されている組合せ情報を読み出し、ＦＤのような携帯型記録媒体に書き込んだ上で、有線回線によってインターネット通信回線に接続されたパーソナルコンピュータから送出してもらい、これを有線通信手段２５や点線で示した無線通信手段２６を介して受信することによって得ることができる。
【００８８】
いずれの場合にも、センタには特定の契約者が実測して得た組合せ情報が集まってくようになる。集まった組合せ情報は、元々信頼性の高いものではあるが、更新に当たっては、念のため、同一水域について得た複数の組合せ情報に基づいて求めた水底高さが所定の範囲内に入っているか否かを判定し、所定範囲内に入っていることを条件に、最終的に水底情報の置き換えを行い更新を行う。
【００８９】
このようにした場合、サーバ開設時にあまり精度の良くなかった水底高さ情報も、短期間のうちに高精度のものとなり、しかも、新しい探知情報によって適宜更新される。
【００９０】
センタにおいて更新された水底情報は、無線通信手段８及び２６間の無線通信によって、無線通信回線を介して入手することができる。ＦＤのような可搬型記録媒体を使用した場合には、インターネットを通じて必要な水域の水底情報をＦＤにダウンロードして入手し、ＦＤから船舶上の装置に読み込み、既に格納している水底情報に上書きするなどして、船舶上の水底情報を更新することができる。なお、無線通信手段８による無線通信回線の通信速度が高速であるときには、船舶に搭載した装置に水底情報を持っている必要がなく、その時々で必要となる水域の水底情報無線回線を介して入手して表示を行うようにしてもよい。
【００９１】
従って、ユーザーは初めて航行する水域であっても、最初から精度のよい水底高さ情報に基づいて生成された水底三次元像が表示されるようになる。このようなことは、自身が収集した情報のみによって更新する場合には実現し得ない。精度のよい水底三次元像は、背景像としての利用だけでなく、水底地図的な情報として単独に利用することも可能となる。
【００９２】
なお、上述した実施の形態では、探知情報発生部は探知に当たって超音波のビームを使用しているが、ビームとしては、円錐状のスポットビームや扇状のファンビーム、前方探査ビームなどが使用できる。
【００９３】
さらに、ターゲットの深度の計測は超音波に限定されるものではなく、例えばレーザ測深器のレーザ光を使った計測など、他の方法であっても良い。
【００９４】
さらに、船舶の位置の計測は単純なＧＰＳ信号発生器に限らず、補強型のＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ），ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ），ロランＣなどの船位計測手段を用いても良い。
【００９５】
さらに、探知データの表示は鳥瞰図に限定されるものではなく、平行投影法を用いて生成した探知データの三次元像を表示するようにしても良い。
【００９６】
さらに、潮汐情報・潮流情報・水温情報・風情報などの水象情報を加味して、鳥瞰図を加工して表示しても良い。鳥瞰図の加工とは、例えば、船舶の位置周辺において、時々刻々と変化する潮位（潮汐情報）を公知の計算式によって算出し、計算した潮位から潮流を推定して、推定した潮流を鳥瞰図中の水面に表示する。鳥瞰図中に潮流を重ねて表示することで、漁労を行うフィールドでの潮流を正確に把握できるようになり、漁労作業（例えば投網など）に有用な情報を鳥瞰図から把握できるようになる。
【００９７】
なお、この水象情報（潮汐情報・潮流情報・水温情報・風情報など）の取得は、電波によるテレメトリで取得しても良いし、潮流情報はドップラ流速計で、風情報は風向風速計で、水温情報は水温センサなどで実際に計測しても良い。また潮流情報は、潮汐情報や風情報から計算式で算出しても良い。鳥瞰図の加工は、潮流に限らず、漁労にとって有用な他の情報を鳥瞰図に表示することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】（ａ）は本発明の水底情報更新装置、（ｂ）は水底情報更新配信システムの基本構成を示すブロック図である。
【図２】水面下情報表示システムに適用した本発明の水底情報更新装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】図２中の一部分の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】組合せ情報のフォーマットを示す図である。
【図５】鳥瞰図の生成の仕方を説明するための説明図である。
【図６】バッチ処理によって合成三次元像を表示する際の表示範囲の指定の仕方を説明するための説明図である。
【図７】図２中のＣＰＵが処理プログラムによって行う処理の一部分を示すフローチャート図である。
【図８】図２中のＣＰＵが処理プログラムによって行う処理の他の一部分を示すフローチャート図である。
【図９】図２の水面下情報表示装置によって表示された水面下のターゲットの三次元像の一例を示す図である。
【図１０】図２の水面下情報表示装置によって表示された水底三次元像を背景像としたときの水面下のターゲットの三次元像の一例を示す図である。
【図１１】図２の水面下情報表示装置によって表示される水面下情報の効果を説明するための図である。
【図１２】図２の水面下情報表示装置によって表示された水面下のターゲットの三次元像の一例を示す図である。
【図１３】水底三次元像を生成するために使用する水底高さ情報の構成を示す図である。
【図１４】水底三次元像の生成の仕方を説明するための説明図である。
【図１５】水面高さの求め方を説明するための説明図である。
【図１６】水底高さ情報の更新の仕方を説明するための説明図である。
【図１７】水底の深度に基づく水底の高さの求め方を説明するための説明図である。
【図１８】本発明の水底情報更新配信システムの実施の形態を示すブロック図である。
【図１９】従来の電子海図の表示例を示す図である。
【図２０】三次元表示した水底地形図の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
２          魚群探知機
３          ＧＰＳ信号発生器
５ａ        水底情報格納手段（外部メモリ）
５ｂ        組合せ情報格納手段（外部メモリ）
１３ａ      組合せ情報取得手段（ＣＰＵ）
１３ｂ      水底高さ演算手段（ＣＰＵ）
１３ｃ      更新手段（ＣＰＵ）
２２０ａ    水底情報格納手段（外部メモリ）
２２０ｂ    更新情報格納手段（外部メモリ）
２１３ａ    更新手段（ＣＰＵ）
２１３ａ１  水底高さ演算手段（ＣＰＵ）
２５，２６  受信手段、配信手段（有線通信手段、無線通信手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2006010483.tif 000021
【図２０】
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