(57)【要約】【課題】追尾対象体が蛇行するような場合においても、自船の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体に追従できる船舶の自動操縦システム、船舶、及び船舶の自動操縦方法を提供する。【解決手段】仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖを仮想座標平面上に設け、この仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点Ｐｉｖを設定し、追尾対象体２の位置Ｐｐを検出して、仮想座標平面上に仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖを描き、仮想位置Ｐｐｖが仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第２条件を満たすときを移動開始時点ｔｉとし、この移動開始時点ｔｉとなったときに移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、仮想移動地点Ｐｉｖに対応する実際の移動地点Ｐｉに向かって自船１を移動する自動操船を行う。【選択図】図１
2018103950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
追尾対象体の動きに従って自船を自動操船する船舶の自動操縦システムにおいて、
前記追尾対象体を運用するコースに対応する仮想追尾対象体の仮想コースを前記仮想座標平面上に設けるコース設定手段と、
予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点を設定する移動地点設定手段と、
前記追尾対象体の位置を検出して、前記仮想座標平面上に前記仮想追尾対象体の仮想位置を描き、前記仮想位置が予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たすときを移動開始時点とする移動開始時点算出手段と、
この移動開始時点となったときに移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に向かって自船を移動する自動操船を行う自動操船手段を有する図形追跡自動操船手段を備えて構成されていることを特徴とする船舶の自動操縦システム。
【請求項２】
前記移動開始時点算出手段が、前記仮想座標平面上において、前記仮想コースに直交若しくは斜交する仮想クロスラインと、この仮想クロスラインを横切る横切り方向を設定し、
前記仮想追尾対象体が前記仮想クロスラインを前記横切り方向に横切った時点を前記移動開始時点とするクロス判定手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項３】
前記移動開始時点算出手段が、前記追尾対象体を運用するコースに対応する仮想追尾対象体の仮想コースを前記仮想座標平面上に設けて、この仮想コース上に予めチェック領域を設けて、
仮想追尾対象体が前記チェック領域を通過した時点を前記移動開始時点とするチェック領域判定手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項４】
前記移動開始時点算出手段が、前記仮想座標平面上において、予め等間隔のラインを設定して、前記ラインで囲まれたマス目を設けると共に、前記仮想コース上を進む前記仮想追尾対象体が通過するマス目の数を積算した積算数が予め設定された設定数に達した時点を前記移動開始時点とするグリッド判定手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項５】
前記図形追跡自動操船手段が、前記移動開始時点になったときに、自船の移動を促す移動通報を発生し、移動許可信号の入力を得てから前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に向かって自船を移動し、移動許可信号の入力を得るまでは、自船の移動を開始しない制御をする移動待機手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項６】
前記図形追跡自動操船手段が、自船を前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に移動してから、次の前記移動開始時点になるまで、自船を予め設定される定位置領域内に位置保持する定位置保持制御を行う定位置保持手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項７】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記図形追跡自動操船手段が、前記仮想コースの終点において、仮想終了判定領域を設けて、この仮想終了判定領域に前記仮想追尾対象体の前記仮想位置が入ったときに、制御を終了する終了判定手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項８】
前記図形追跡自動操船手段が、前記仮想コースの周囲にコース運用領域を設けて、このコース運用領域から前記仮想追尾対象体の前記仮想位置が逸脱した場合に、コース逸脱警報を発生するコース逸脱警報手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項９】
前記図形追跡自動操船手段が、前記仮想コースの上にチェック領域を設けて、このチェック領域を逸脱して航行した場合に、チェック領域逸脱警報を発生するチェック領域逸脱警報手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項１０】
前記仮想コースの最初の移動開始時点に対応する仮想追尾対象体の仮想移動開始位置に対して入力された自船の仮想入力位置と、真方位、相対方位若しくは針路を用いて、前記仮想移動開始位置と前記仮想入力位置との間の仮想離間距離を算出し、これらの入力値と算出値を用いて、自船の設定真方位、設定相対方位若しくは針路、設定仮想離間距離と、２番目以降の移動開始時点に対応する自船の仮想入力位置を設定する移動地点設定手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の船舶の自動操縦システムを備えていることを特徴とする船舶。
【請求項１２】
追尾対象体の動きに従って自船を自動操船する船舶の自動操縦方法において、
前記追尾対象体を運用するコースに対応する仮想追尾対象体の仮想コースを前記仮想座標平面上に設けて、予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点を算出する設定ステップと、
前記追尾対象体の位置を検出して、前記仮想座標平面上に前記仮想追尾対象体の仮想位置を描く仮想位置表示ステップと、
前記仮想位置が予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで前記図形的な第２条件を満たす場合に、移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に向かって自船を移動するステップとを含むことを特徴とする船舶の自動操縦方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底探査などの面調査をする対象船等の追尾対象体の動向に従って、自船を自動操縦する船舶の自動操縦システム、船舶、及び船舶の自動操縦方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測量船などで使用する無人観測艇（ＵＳＶ）及び無人水中観測ロボット（ＵＵＶ）等（以下、総称して無人航走体とする）の運用においては、その効率的な運用のために、常に測量船は、無人航走体の位置を把握し、無人航走体の管制及び観測データ等の通信等を円滑に行うために適した位置に自船を占位させる必要がある。
【０００３】
これに対して、測量船や海洋調査船等の船舶において搭載される自動操船装置に関しては、自動的に定点保持等を行う位置保持システム（ＤＰＳ：Dynamic Positioning System）を備えることが予想され、無人航走体の円滑な運用を行うために、無人航走体の運用に合わせて自動的に自船が占位する位置を制御する目標フォロー機能を備えていることが望ましい。この目標フォロー機能においては、無人航走体等の追尾対象体の運用に応じ、自船が占位する位置（フォロー点：以下、移動地点とする）を逐次移動させることが求められる。
【０００４】
これに関係して、例えば、海中を航走する航走体を操縦しつつ、航走体に追従するように、自船の自動操船装置への方位指令値及び船速指令値、並びに、航走体操縦装置への方位指令値及び速度指令値を、それぞれ求めて自動操船する自動操船制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、海底調査用の無人航走体のような場合には、図１３に示すように、海底地形を線というよりは折り返して蛇行しながら面として調査することが行われている。そのため、上記のような、追尾対象体の動向に対して、常時自船の針路や速力を変更して、略追尾対象体と同様な自船の軌跡を残すような追従制御では、蛇行している追尾対象体を追跡する場合には、自船も蛇行してしまい、著しく無駄な動きをしてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５５６６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、追尾対象体が蛇行するような場合においても、自船の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体に追従できる船舶の自動操縦システム、船舶、及び船舶の自動操縦方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するための船舶の自動操縦システムは、追尾対象体の動きに従って自船を自動操船する船舶の自動操縦システムにおいて、前記追尾対象体を運用するコースに対応する仮想追尾対象体の仮想コースを前記仮想座標平面上に設けるコース設定手段と、予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点を設定する移動地点設定手段と、前記追尾対象体の位置を検出して、前記仮想座標平面上に前記仮想追尾対象体の仮想位置を描き、前記仮想位置が予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たすときを移動開始時点とする移動開始時点算出手段と、この移動開始時点となったときに移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に向かって自船を移動する自動操船を行う自動操船手段を有する図形追跡自動操船手段を備えて構成されている。
【０００９】
なお、この追尾対象体には、航走形態を限定せず、浮上航走体や水中航走体などの水上や水中を移動する移動体や船舶等でもよく、無人でも有人でもよい。また、追尾対象体の操縦形態も限定せず、自船が操縦する航走体や、自律して航行するために自船が影響を及ぼすことができない航走体や他の船舶も含む。
【００１０】
なお、ここでは、実際の追尾対象体と自船が航行している実際の水域に対して、パネル表示画面上やレーダー画面上や計算用の座標平面等の実際の水域を投影した座標平面を設けており、この座標平面をここでは仮想座標平面と称している。この仮想座標平面上での、追尾対象体、自船に対応するそれぞれのシンボルを仮想追尾対象体、仮想自船とし、実際の水域における位置や移動地点やコース等に対して、仮想座標平面上では「仮想」を付けて、実際の水域と区別している。
【００１１】
また、この仮想コースを描き続ける時間は、例えば、予め設定した時間を経過するまでの間、若しくは仮想コースの長さが予め設定された設定長さになるまでの間等であり、仮想コースの移動開始時点になったら算出された移動地点に自船を移動すると共に、次の移動開始時点になるまで同じことを行い、これを、追尾対象体が運用するコースの終了地点に至るまで、繰り返し行う。
【００１２】
この構成によれば、追尾対象体が蛇行するような場合においても、追尾対象体の位置を検出して、この追尾対象体の仮想位置と仮想コースとの関係を基に、追尾対象体に自船を追従させることで、自船の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体に追従できる。
【００１３】
上記の船舶の自動操縦システムで、前記移動開始時点算出手段が、前記仮想座標平面上において、前記仮想コースに直交若しくは斜交する仮想クロスラインと、この仮想クロスラインを横切る横切り方向を設定し、前記仮想追尾対象体が前記仮想クロスラインを前記横切り方向に横切った時点を前記移動開始時点とするクロス判定手段を備えて構成されていると、前記仮想コースと交差する仮想クロスラインを横切り方向に横切る時点を基準に移動開始を行うので、前記仮想位置が予め設定された仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たす移動開始時点を比較的簡便なアルゴリズムで算出できる。
【００１４】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記移動開始時点算出手段が、追尾対象体を運用するコースに対応する仮想追尾対象体の仮想コースを前記仮想座標平面上に設けて、この仮想コース上に予めチェック領域を設けて、仮想追尾対象体が前記チェック領域を通過した時点を前記移動開始時点とするチェック領域判定手段を備えて構成されていると、仮想コース上のチェック領域を通過する時点を基準に移動開始を行うので、仮想軌跡が予め設定された仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たす移動開始時点を比較的簡便なアルゴリズムで算出できる。
【００１５】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記移動開始時点算出手段が、前記仮想座標平面上において、予め等間隔のラインを設定して、前記ラインで囲まれたマス目を設けると共に、前記仮想コース上を進む前記仮想追尾対象体が通過するマス目の数を積算した積算数が予め設定された設定数に達した時点を前記移動開始時点とするグリッド判定手段を備えて構成されていると、仮想追尾対象体が通過するマス目の数を積算して設定数と比較するということで、仮想軌跡が予め設定された仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たす移動開始時点を比較的簡便なアルゴリズムで算出できる。
【００１６】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記図形追跡自動操船手段が、前記移動開始時点になったときに、自船の移動を促す移動通報を発生し、移動許可信号の入力を得てから前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に向かって自船を移動し、移動許可信号の入力を得るまでは、自船の移動を開始しない制御をする移動待機手段を備えて構成されていると、移動許可信号の入力が操作員による判断で入れたり、入れなかったりすることができるようになるので、より安全に、自船を移動できるようになる。
【００１７】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記図形追跡自動操船手段が、自船を前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に移動してから、次の前記移動開始時点になるまで、自船を予め設定される定位置領域内に位置保持する定位置保持制御を行う定位置保持手段を備えて構成されていると、自船が漂流することなく、追尾対象体のコースに対しての位置関係を保持できる。
【００１８】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記図形追跡自動操船手段が、前記仮想コースの終点において、仮想終了判定領域を設けて、この仮想終了判定領域に前記仮想追尾対象体の前記仮想位置が入ったときに、制御を終了する終了判定手段を備えて構成されていると、自動的に追尾対象体への追従を終了することができる。この制御終了に際しては、操作員にその旨を知らせる通知をブザーや音声メッセージや画面表示で行うことが好ましい。
【００１９】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記図形追跡自動操船手段が、前記仮想コースの周囲にコース運用領域を設けて、このコース運用領域から前記仮想追尾対象体の前記仮想位置が逸脱した場合に、コース逸脱警報を発生するコース逸脱警報手段を備えて構成されていると、何らかに原因で追尾対象体が運用コースを外れたことを操作員に通知できるので、追尾対象体回収などの事故対策を早期に行うことができるようになる。
【００２０】
上記の船舶の自動操縦システムにおいて、前記図形追跡自動操船手段が、前記仮想コースの上にチェック領域を設けて、このチェック領域を逸脱して航行した場合に、チェック領域逸脱警報を発生するチェック領域逸脱警報手段を備えて構成されていると、何らかに原因で追尾対象体がチェック領域を逸脱して航行したことを操作員に通知できるので、追尾対象体回収などの事故対策を早期に行うことができるようになる。
【００２１】
前記仮想コースの最初の移動開始時点に対応する仮想追尾対象体の仮想移動開始位置に対して入力された自船の仮想入力位置と、真方位、相対方位若しくは針路を用いて、前記仮想移動開始位置と前記仮想入力位置との間の仮想離間距離を算出し、これらの入力値と算出値を用いて、自船の設定真方位、設定相対方位若しくは針路、設定仮想離間距離と、２番目以降の移動開始時点に対応する自船の仮想入力位置を設定する移動地点設定手段を備えて構成されていると、仮想コースに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点の算出及び設定を非常に簡便に行うことができるようになる。
【００２２】
そして、上記のような目的を達成するための船舶は、上記の船舶の自動操縦システムを備えていることを特徴とし、上記の船舶の自動操縦システムの効果を発揮できる。
【００２３】
上記のような目的を達成するための船舶の自動操縦方法は、追尾対象体の動きに従って自船を自動操船する船舶の自動操縦方法において、前記追尾対象体を運用するコースに対応する仮想追尾対象体の仮想コースを前記仮想座標平面上に設けて、予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点を算出する設定ステップと、前記追尾対象体の位置を検出して、前記仮想座標平面上に前記仮想追尾対象体の仮想位置を描く仮想位置表示ステップと、前記仮想位置が予め設定された前記仮想コースに対しての図形的な第２条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップで前記図形的な第２条件を満たす場合に、移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、前記仮想移動地点に対応する実際の移動地点に向かって自船を移動するステップとを含むことを特徴とする方法である。
【００２４】
この方法によれば、追尾対象体が蛇行するような場合においても、追尾対象体の位置を検出して、この追尾対象体の位置に対応する仮想追尾対象体の仮想位置と仮想コースとの関係を基に、追尾対象体に自船を追従させることで、自船の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体に追従できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の船舶の自動操縦システム、船舶、及び船舶の自動操縦方法によれば、追尾対象体が蛇行するような場合においても、追尾対象体の位置を検出して、この追尾対象体の位置に対応する仮想追尾対象体の仮想位置と仮想コースとの関係を基に、追尾対象体に自船を追従させることで、自船の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体に追従できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の船舶の自動操縦システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の船舶の自動操縦方法の制御フローの一例を示す図である。
【図３】仮想座標平面上の追尾対象体の仮想コースに対する図形的な条件を説明するための図である。
【図４】船舶の操縦装置の構成の一例を示す図である。
【図５】クロス判定を説明するための仮想座標平面上の一例を示す説明図である。
【図６】クロス判定を説明するための仮想座標平面上の他の例を示す説明図である。
【図７】クロス判定及び仮想座標平面上の仮想コースとコース運用領域の一例を示す説明図である。
【図８】チェック領域判定を説明するための仮想座標平面上の一例を示す説明図である。
【図９】チェック領域判定及び仮想座標平面上の仮想コースとチェック領域（通過判定円）の一例を示す説明図である。
【図１０】グリッド判定を説明するための仮想座標平面上の一例を示す説明図である。
【図１１】グリッド判定を説明するための仮想座標平面上の他の例を示す説明図である。
【図１２】終了判定を説明するための仮想座標平面上の一例を示す説明図である。
【図１３】水中航走体である追尾対象体の運用コースと自船の位置関係の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の船舶の自動操縦システム、船舶、及び船舶の自動操縦方法について、図面を参照しながら説明する。そして、本発明の実施の形態の船舶は、本発明の実施の形態の船舶の自動操縦システムを備えている船舶である。図１に示すように、この船舶の自動操縦システム１は、図形追跡自動操船手段２０を備え、図２に示すような制御フローの制御を行う。また、この本発明の船舶は、測量船、海洋調査船、海洋研究船、資源探査船、海底資源探査船、地球深部探査船、海洋地球研究船、ケーブル敷設船等の場合に大きな効果を発揮できるが、これらの船に限定されず、その他の船舶であってもよい。この追尾対象体には、航走形態を限定せず、浮上航走体や水中航走体などの水上や水中を移動する移動体や船舶等でもよく、無人でも有人でもよい。また、追尾対象体の操縦形態も限定せず、自船が操縦する航走体や自律して航行するために自船が影響を及ぼすことができない航走体や他の船舶も含む。
【００２８】
さらに、ここでは、船舶が２軸２舵の船舶で、かつ、ジョイスティック等で構成される移動情報入力部と、ダイヤル等で構成される旋回情報入力部を有する入力装置を有する船舶の操縦システムを備えている船舶を例にして説明しているが、本発明の船舶は２軸２舵に限定されず、また、入力装置も「ジョイスティックとダイヤル」の入力装置に限定されない。
【００２９】
なお、ここでは、実際の追尾対象体と自船が航行している実際の水域に対して、パネル表示画面上やレーダー画面上や計算用の座標平面等の実際の水域を投影した座標平面を設けており、この座標平面をここでは仮想座標平面と称している。この仮想座標平面上での、追尾対象体２、自船１に対応するそれぞれのシンボルを仮想追尾対象体２ｖ、仮想自船１ｖとし、実際の水域における位置や移動地点やコース等に対して、仮想座標平面上では「仮想」を付けて、実際の水域と区別している。
【００３０】
つまり、実際の水域の実際の値を表示する場合は、図３に例示するように、それぞれ、コースＬ２、追尾対象体２の位置Ｐｐ、追尾対象体２の開始地点Ｐｓ、追尾対象体２の終了地点Ｐｅ、自船１の移動地点Ｐｉと表示し、仮想座標平面上の値を表示する場合は、それぞれ、仮想コースＬ２ｖ、仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖ、仮想開始地点Ｐｓｖ、仮想終了地点Ｐｅｖ、仮想移動地点Ｐiｖと表示する。これにより、コースＬ２と仮想コースＬ２ｖ、位置Ｐｐと仮想位置Ｐｐｖ、開始地点Ｐｓの位置と仮想開始地点Ｐｓｖの位置、終了地点Ｐｅの位置と仮想終了地点Ｐｅｖの位置、移動地点Ｐｉの位置と仮想移動地点Ｐｉｖの位置が、互いに相似の関係となる。
【００３１】
また、「真方位、相対方位、針路」に関しては、図３に例示するように、ここで用いる「真方位」αとは地形に対する方位であり、例えば、東西南北（Ｅ−Ｗ−Ｎ−Ｓ）等の方位を言う。また、ここで用いる「相対方位」βとは、自船１から他の位置（例えば仮想図心Ｐｃｖ）を見たときの自船１から見える自船基準の追尾対象体２の位置Ｐｐの方位のことを言い、例えば、自船１の船首方向を基準（０度）とした方位で、船首（０度）、右正横（９０度）、船尾（１８０度）、左正横（２７０度）などである。また、針路θとは、地形に対する自船１の船首方向の方位であり、例えば、北（Ｎ）に対する方位となる
また、仮想座標平面としては、操作パネル面上や数値計算用の面等の実際の地形図と相似関係にある地形図面等の目視できる図形が好ましいが、必ずしも、目視できるものでなくて、計算上で同じ操作や算出ができれば、目視できる図形を伴っていなくてもよい。その意味でここでは「仮想座標平面」という言い方を採用している。
【００３２】
本発明に係る実施の形態の船舶１は、例えば、図４に示すように、船舶の操縦システム１００を備えている。この船舶の操縦システム１００は、左舷側推進器３１ａと左舷側舵３１ｂとからなる左舷側推進システム３１と、右舷側推進器３２ａと右舷側舵３２ｂとからなる右舷側推進システム３２の２つの推進システム３１、３２を船尾に備えて構成される。この左舷側推進器３１ａと右舷側推進器３２ａの両方を可変プロペラで構成する。このプロペラは固定ピッチプロペラで構成してもよいが、可変ピッチプロペラで構成すると推力の変更が容易となるのでより好ましい。また、特に図示しないが、旋回補助装置として船首スラスターや船尾スラスターを備えていてもよい。
【００３３】
また、入力装置４０と操縦制御装置３０を備えている。この入力装置４０は、ジョイスティック等で構成される移動情報入力部４１と、ダイヤル（回頭ダイヤル）等で構成される旋回情報入力部４２とを有して構成される。この操縦制御装置３０は、移動情報入力部４１からの傾倒方向（操船方向：船の移動方向）と、その方向におけるジョイスティックの傾斜角度の大きさの傾斜角度のデータと、旋回情報入力部４２からのダイヤルの旋回方向とダイヤル角度を入力する。
【００３４】
この操縦制御装置３０は、これらのデータの他にも、ＧＰＳ装置、ログ等からの船舶１の位置情報や速度情報、ジャイロ装置からの船首方位情報や、風向風速計からの情報、水中測位装置からの情報、レーダーからの情報、距離測定装置や測距通信装置などのからの情報などを入力して、左舷側推進器３１ａと右舷側推進器３２ａのそれぞれにおける前進又は後進の選択と、発生する推力の大きさの指令とを、それぞれのプロペラの制御装置３１ａｃ、３２ａｃに出力し、これにより、水流Ｗを発生し、推力Ｔａ、Ｔｂを得る。また、左舷側舵３１ｂと右舷側舵３２ｂの面舵（船首が右に回転）と取舵（船首が左に回転）の選択と、その舵角の大きさの指令とをそれぞれの舵取装置３１ｂｃ、３２ｂｃに出力する。
【００３５】
つまり、この船舶の操縦システム１００では、操作員が、自船１の操船のために入力装置４０で移動情報入力部４１と旋回情報入力部４２を操作すると、操縦制御装置３０は、この移動情報入力部４１からの傾倒方向と傾斜角度のデータ、及び、旋回情報入力部４２からのダイヤルの旋回方向とダイヤル角度のデータを受けて、推進器３１ａ、３２ａと舵３１ｂ、３２ｂを統合制御して、船舶の前進、後進、並進、斜め前並進、斜め後並進、その場回頭など操船を行う。
【００３６】
そして、本発明においては、この船舶の操縦システム１００が本発明に係る実施の形態の船舶の自動操縦システム１０を備えて構成される。この船舶の自動操縦システム１０は、図１に示すように、図形追跡自動操船手段２０を備え、また、この図形追跡自動操船手段２０は、コース設定手段２１、移動地点設定手段２２、移動開始時点算出手段２３、自動操船手段２４を有している。また、さらに、移動待機手段２５、定位置保持手段２６、終了判定手段２７、コース逸脱警報手段２８Ａ、チェック領域逸脱警報手段２８Ｂ、移動地点設定手段２９を備えていることが好ましい。
【００３７】
このコース設定手段２１は、追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖを仮想座標平面上に設ける手段である。移動地点設定手段２２は、予め設定された仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点（フォロー点）Ｐｉｖを設定する手段である。
【００３８】
移動開始時点算出手段２３は、追尾対象体２の位置Ｐｖを検出して、この位置Ｐｖに対応する仮想位置Ｐｐｖを仮想座標平面上に描き、仮想位置Ｐｐｖが予め設定された仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第１条件を満たすときを移動開始時点ｔｉとする手段である。この追尾対象体２の位置Ｐｐｖを検出する際には、追尾対象体２の位置Ｐｐに関する追尾対象体情報をソナーなどの音響装置の上方や追尾対象体２からの通信による情報などにより得て、この位置Ｐｐを仮想座標平面上に描き、この仮想座標平面上に描かれた仮想追尾対象体２の現時点の位置を仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖとする。
【００３９】
また、自動操船手段２４は、移動開始時点ｔｉとなったときに移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、仮想移動地点Ｐｉｖに対応する実際の移動地点Ｐｉに向かって自船１を移動する自動操船を行う手段である。
【００４０】
この自動操船における、自船１が移動地点（フォロー点）Ｐｉ間を移動する際の船首方位α（またはβ）及び航行速度Ｖは、予め設定されている方位αｓ（またはβｓ）及び速度Ｖｓを維持するように移動するものとし、それら設定方位αｓ（またはβｓ）、設定航行速度Ｖｓは移動中においても任意に変更が可能なものとする。なお、各移動地点Ｐｉ−１〜Ｐｉ間を移動する場合には、通常は、特別な事情が無ければ、自船１は現在の移動地点Ｐｉ−１と次の移動地点Ｐｉを結ぶ直線上を移動するものとする。しかし、この直線状に障害物がある場合には、迂回するコースに変更できるようにしておくことが好ましい。
【００４１】
より詳細には、移動開始時点ｔｉと移動地点Ｐｉを得て、自船１の現在位置Ｐｉ−１から移動地点Ｐｉに移動するための針路θと航行速度Ｖ等を算出する。これらの  針路θ、航行速度Ｖ等の自船１の航行用データを入力とし、舵３１ｂ、３２ｂの舵角を操作する操舵機の制御データ、船首スラスター、船尾スラスター、プロペラ３１ａ、３２ａ等の推進システム３１、３２への制御データ等を出力する。
【００４２】
この入力の航行用データと制御データの関係は、予め実験や計算などにより、対応マップを作成したり、対応関数を設定したりして、入力データに対して算出値を出力するフィードフォワード制御や、入力の航行用データに対応する計測値を目標値に近づけるフィードバック制御などの周知の制御方法を用いることができる。なお、船首スラスター、船尾スラスターなどを備えている場合には、これらの制御データも出力される。
【００４３】
また、制御データに従っての推進システム３１、３２を駆動して、これにより、自船１を自動操船する。この自動操船により、移動開始時点ｔｉから移動地点Ｐｉに向かって移動を開始し、自船１を移動地点Ｐｉに移動する。
【００４４】
また、移動待機手段２５は、移動開始時点ｔｉになったときに、自船１の移動を促す移動通報を発生し、移動許可信号の入力を得てから仮想移動地点Ｐｉｖに対応する実際の移動地点Ｐｉに向かって自船１を移動し、移動許可信号の入力を得るまでは、自船１の移動を開始しない制御をする手段である。これにより、移動許可信号の入力が操作員による判断で入れたり、入れなかったりすることができるようになるので、より安全に、自船１を移動できるようになる。
【００４５】
言い換えれば、移動待機手段２５は、仮想追尾対象体２ｖがクロスポイントＰｃｉを通過した場合には、自船１の移動地点Ｐｉへの変更を推奨する運用警報を発令し、操作員によって次の移動地点Ｐｉへの移動が承認されてから自船１は移動を開始するものとする。この場合は、この移動待機手段２５により、操作員が次の移動地点Ｐｉへの移動を承認しない場合には、仮想追尾対象体２ｖがクロスポイントＰｃｉを通過したとしても自船１は現時点の位置である移動地点Ｐｉ−１から移動を開始しないものとする。
【００４６】
また、定位置保持手段２６は、自船１を仮想移動地点Ｐｉｖに対応する実際の移動地点Ｐｉに移動してから、次の移動開始時点ｔｉ＋１になるまで、自船１を予め設定される定位置領域内に位置保持する定位置保持制御を行う手段である。つまり、自船１が移動地点Ｐｉに到達した後は、次の移動開始時点ｔｉ＋１になるまでは、その地点Ｐｉにて占位し続けるように定点保持制御を行う。これにより、自船１が漂流することなく、追尾対象体２のコースＬ２に対しての位置関係を保持できる。
【００４７】
また、終了判定手段２７は、図１２に示すように、仮想コースＬ２ｖの仮想終了地点Ｐｅｖにおいて、例えば、仮想終了地点Ｐｅｖを中心とし半径ｄｅｖの円Ｃｅｖの仮想終了判定領域Ｐｅｒｖを設けて、この仮想終了判定領域Ｐｅｒｖに仮想追尾対象体２ｖが入ったときに、制御を終了する手段である。これにより、自動的に追尾対象体２への追従を終了することができる。この制御終了に際しては、操作員にその旨を知らせる通知をブザーや音声メッセージや画面表示で行うことが好ましい。
【００４８】
言い換えれば、仮想コースＬ２ｖの仮想終了地点Ｐｅｖに仮想追尾対象体２ｖが到達するのを判定する場合においては、ある一定半径ｄｅｖの仮想終了判定領域Ｐｅｒｖを設定し、仮想追尾対象体２ｖがこの仮想終了判定領域Ｐｅｒｖに入った時点で終了点Ｐｅに近接したと判定する。また、新たな仮想移動地点群Ｐｉｖ（ｉ＝１〜Ｉ）に関しては、この終了点近接判定結果に基づいて操作員が改めて設定を行うことになる。
【００４９】
また、コース逸脱警報手段２８Ａは、仮想コースＬ２ｖの周囲にコース運用領域Ｒ１を設けて、このコース運用領域Ｒ１から仮想追尾対象体２ｖが逸脱した場合に、コース逸脱警報を発生する手段である。つまり、仮想追尾対象体２ｖの位置がこの航路幅Ｂｃのコース運用領域Ｒ１を逸脱した場合には、コース逸脱の運用警報を発令し、操作員に対する注意喚起を行う。これにより、何らかに原因で追尾対象体２が運用コースＬ２を外れたことを操作員に通知できるので、追尾対象体２を回収するなどの事故対策を早期に行うことができるようになる。なお、仮想追尾対象体コースに対しては予めコース逸脱警報判定用の航路幅Ｂｃを設定することが出来るものとする。
【００５０】
また、チェック領域逸脱警報手段２８Ｂは、仮想コースＬ２ｖの上にチェック領域Ｒ２を設けて、このチェック領域Ｒ２を逸脱して航行した場合に、チェック領域逸脱警報を発生する手段である。これにより、何らかに原因で追尾対象体がチェック領域を逸脱して航行したことを操作員に通知できるので、追尾対象体２を回収するなどの事故対策を早期に行うことができるようになる。
【００５１】
移動地点設定手段２９は、図３に示すように、仮想コースＬ２ｖの最初の移動開始時点ｔｉに対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想移動開始位置Ｐｃ１に対して入力された自船１の仮想入力位置Ｐｉｎｖと、真方位α、相対方位β若しくは針路θを用いて、仮想移動開始位置Ｐｃ１と仮想入力位置Ｐｉｎｖとの間の仮想離間距離Ｄｖを算出し、これらの入力値と算出値を用いて、自船１の設定真方位αｓ、設定相対方位βｓ若しくは針路θｓ、設定仮想離間距離Ｄｖｓと、２番目以降の移動開始時点Ｐｃ２に対応する自船１の仮想入力位置Ｐｉｎｖを設定する手段である。これにより、仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第２条件を満たす仮想移動地点Ｐｉｖの算出及び設定を非常に簡便に行うことができるようになる。
【００５２】
また、その他にも、仮想移動地点Ｐｔｖと仮想コースＬ２ｖとの相対位置を、真方位αが予め設定した設定真方位αｓになり、かつ、互いの仮想離間距離Ｄｖが、予め設定された設定離間距離Ｄｓに対応する設定仮想離間距離Ｄｓｖになるようにしてもよい。
【００５３】
さらには、母船となる自船１と追尾対象体２との通信などの関係で、追尾対象体２と自船１との相対方位βをある程度の範囲内（β１＜β＜β２）に抑える必要がある場合などでは、追尾対象体２と自船１との相対方位βがその範囲内（β１＜β＜β２）になるように自船１の針路θを設定したり、自船１の針路θを予め設定された設定針路θｓに設定したりすることができるようにすることが好ましい。
【００５４】
あるいは、仮想座標平面上において、移動開始時点ｔｓ（計算時点：仮想計算地点Ｐｅｖ）対して予め設定された位置を仮想移動地点Ｐｉｖとするように構成してもよい。この場合は、操作盤上の選択スイッチやタッチパネル上の選択スイッチなどによって、この予め設定された仮想移動地点Ｐｉｓを使用することが選択され、さらに、幾つかの図形の第２条件によって予め設定された幾つかの仮想移動地点Ｐｉｓの中から使用する仮想移動地点Ｐｉｕを選択する。また、必要に応じて、設定相対変位βｓをゼロ又は予め設定された値とするか、若しくは、設定針路θｓをゼロ又は予め設定された値とする。その後は、移動開始時点ｔｉにおける仮想追尾対象体２ｖの位置に対する仮想移動地点Ｐｉｕの図形的な第１条件を維持した位置をその移動開始時点ｔｉに対応する仮想移動地点Ｐｉｖとし、この仮想移動地点Ｐｉｖに対応する実際の移動地点Ｐｉを算出する。
【００５５】
また、移動開始時点ｔｉにおける仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖが図示された仮想座標平面上において、入力された仮想入力位置Ｐｉｎｖを基準として、仮想コースＬ２ｖから見た仮想入力位置Ｐｉｎｖの真方位α、相対方位β若しくは針路θ、仮想位置Ｐｐｖと仮想入力位置Ｐｉｎｖとの間の仮想離間距離Ｄｖを、設定真方位αｓ、設定相対方位βｓ若しくは設定針路θｓ、設定仮想離間距離Ｄｓｖとして設定する手段を備えて構成してもよい。
【００５６】
あるいは、設定真方位αｓ、設定相対方位βｓ若しくは設定針路θｓ、設定仮想離間距離Ｄｓｖを、入力された値αｉｎ、βｉｎ若しくはθｉｎ、Ｄｉｎとする手段を備えて構成してもよい。この場合は、操作盤上の選択スイッチやタッチパネル上の選択スイッチなどによって、この手段を使用することが選択されると、その後は、真方位αｉｎ、相対方位βｉｎ若しくは針路θｉｎ、離間距離Ｄｉｎを入力できるようにして、この入力された値αｉｎ、βｉｎ若しくはθｉｎ、θｉｎ、Ｄｉｎをそれぞれの設定値αｓ、βｓ若しくはθｓ、Ｄｓとして設定する。
【００５７】
そして、移動開始時点算出手段２３は、クロス判定手段２３ａと、チェック領域判定手段２３ｂと、グリッド判定手段２３ｃのいずれか一つ、又は、２つの組み合わせ、又は全部を有して構成される。
【００５８】
先ず、クロス判定手段２３ａは、図５に示すように、仮想座標平面上において、仮想コースＬ２ｖに直交若しくは斜交する仮想クロスラインＬ２ｃと、この仮想クロスラインＬ２ｃを横切る横切り方向を設定し、仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖが仮想クロスラインＬ４ｖを横切り方向（Ａ方向）に横切った時点を移動開始時点ｔｉとする。そして、このときの情報を基に自船１が占位する移動地点Ｐｉに対応する仮想移動地点Ｐｉｖを設定し、更新する。
【００５９】
つまり、追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コース（実線で表示）Ｌ２ｖを仮想座標平面上に作成する。この仮想コースＬ２ｖに対して、追尾対象体２が観測任務を遂行するにあたり、コースＬ２上にてどの程度までその任務が進捗しているかを把握するために、この仮想コースＬ２ｖに直交又は交差する仮想クロスラインＬ２ｃ（点線で表示）Ｌ２ｃを作成する。この仮想クロスラインＬ２ｃは、仮想コースＬ２ｖと複数個所で交差するように設定される直線や曲線で構成されるが、直線とすることが制御が単純化するのでより好ましく、その始点Ｐｃｓ及び終点Ｐｃｅは任意に設定される。
【００６０】
この仮想クロスラインＬ２ｃと仮想コースＬ２ｖとの交点をクロスポイントＰｃｉ（ｉ＝１〜６）と称する。このクロスポイントＰｃｉを仮想追尾対象体２ｖが通過するごとに１→２→３・・・とカウントする。各クロスポイントＰｃｉにおいては、仮想コースＬ２ｖ上の仮想追尾対象体２ｖの進行方向に応じて、仮想クロスラインＬ２ｃを横切る方向を識別する。より具体的には、例えば、図５に示すように、仮想コースＬ２ｖに対し、進行方向を左方向（Ａ方向）とする。
【００６１】
なお、図５及び図６において、Ｐｓは運用開始時の初期仮想移動地点（初期フォロー点）を示し、これに対して各点Ｐｉは、追尾対象体２の各クロスポイントＰｃｉの通過を認識して自船１を移動させるべき仮想移動地点Ｐｉｖを示す。この仮想移動地点Ｐｉｖの位置は、追尾対象体２の各クロスポイントＰｃｉの通過に応じた位置を、任意に設定できるものとする。例えば、図６では各クロスポイントＰｃｉに対する仮想移動地点Ｐｉｖ（ｉ＝１〜６）を直線上に設定した例を示しているが、必ずしも全ての仮想移動地点Ｐｉｖ（ｉ＝１〜６）を直線上に設定する必要は無い。
【００６２】
また、クロス判定手段２３ａでは、図７に示すように、仮想コースＬ２ｖのラインを中心に一定の幅（コース幅。操作員による手動設定が可能）Ｂｃを持たせ、この幅Ｂｃの中のコース運用領域Ｒ１で、予め自動設定された横切り方向Ａを仮想追尾対象体２ｖが通過した場合に、当該クロスポイントＰｃｉを通過したと認定するものとする。しかし、図７に示す、追尾対象体２ｖ（ａ）のようにコース運用領域Ｒ１内を通過する場合は通過とするが、追尾対象体２ｖ（ｂ）のようなコース運用領域Ｒ１の外の航行は非通過とし、追尾対象体２ｖ（ｃ）のような逆行は非通過とする。これにより、隣接のコースＬ２の航路との干渉等による誤認識を防ぐ。なお、コース逸脱警報手段２８Ａにより、仮想コースＬ２ｖの周囲に設けたコース運用領域Ｒ１から仮想追尾対象体２ｖが逸脱した場合に、コース逸脱警報を発生することが好ましい。
【００６３】
次に、チェック領域判定手段２３ｂについて説明する。このチェック領域判定手段２３ｂは、図９に示すように、仮想座標平面上に追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖを設けて、この仮想コースＬ２ｖ上に予めチェック領域Ｐｒｉを設けて、仮想追尾対象体２ｖがこのチェック領域Ｐｒｉを通過した時点を移動開始時点ｔｉとする。そして、このときの情報を基に自船１が占位する移動地点Ｐｉに対応する仮想移動地点Ｐｉｖを設定し、更新する。
【００６４】
つまり、図９に示すように、追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コース（実線で表示）Ｌ２ｖを仮想座標平面上に作成する。この仮想コースＬ２ｖに対して、追尾対象体２が観測任務を遂行するにあたり、コースＬ２上にてどの程度までその任務が進捗しているかを把握するために、この仮想コースＬ２ｖにチェック領域（チェックポイント：１点鎖線で表示）Ｐｒｉを作成する。このチェック領域Ｐｒｉは、例えば、図８に示すように、仮想コースＬ２ｖ上の任意の地点Ｐｃｒｉに複数（図８では１２か所に）設定される。その始点Ｐｒ１及び終点Ｐｒ１２は任意に設定される。このチェック領域Ｐｒｉを仮想追尾対象体２ｖが通過するごとに１→２→３・・・とカウントする。
【００６５】
各チェック領域Ｐｒｉ(ｉ＝１２)においては、予め設定された半径ｄｒとチェックポイントＰｃｒｉによりチェック領域Ｐｒｉを形成する通過判定円Ｃｒを設定する。図９に示すように、追尾対象体２ｖ（ａ）がこの通過判定円Ｃｒの内部を通過する場合を、当該チェック領域Ｐｒｉを通過したと認定する。また、追尾対象体２ｖ（ｂ）のようにこの通過判定円Ｃｒの外部を通過した場合には、当該チェック領域Ｐｒｉを通過していないと認定する。
【００６６】
なお、仮想追尾対象体２ｖ（ｃ）がチェック領域Ｐｒｉを通過したと認定されていないにも関わらず、当該チェック領域Ｐｒｉ以降の仮想コースＬ２ｖを航走していると判定された場合には、運用警報を発令し、操作員に対する注意喚起を行う。この運用警報を確認した後、操作員の指示入力によって次の移動地点Ｐｉへの移動を開始することが出来るものとする。
【００６７】
次に、グリッド判定手段２３ｃについて説明する。図１０及び図１１に示すように、このグリッド判定手段２３ｃでは、仮想座標平面上に予め等間隔のラインであるグリッド（格子：点線で表示）を設定して、このラインで囲まれたマス目を設けると共に、追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コース（実線で表示）Ｌ２ｖを設けて、この仮想コースＬ２ｖ上を進む仮想追尾対象体２ｖが通過するマス目の数を積算し、このマス目の積算数Ｎｍが予め設定された設定数Ｎｃに達した時点を移動開始時点ｔｉとする。そして、このときの情報を基に自船１が占位する移動地点Ｐｉに対応する仮想移動地点Ｐｉｖを設定し、更新する。
【００６８】
つまり、追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖを仮想座標平面上に作成する。この仮想コースＬ２ｖに対して、追尾対象体２が観測任務を遂行するにあたり、コースＬ２上にてどの程度までその任務が進捗しているかを把握するために、設定運用コースエリアとしてのグリッドエリア（格子領域）Ｒｇを作成する。このグリッドエリアＲｇは、東西方向をＹ軸、南北方向をＸ軸とし、グリッドの相互距離Ｄｇは航行速度Ｖや風速や潮流の速度等のパラメータにより設定することが好ましく、操作員が操作することなく、製造・調整段階での設定しておくことが好ましい。そして、仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖが設定されると同時に、設定運用コースエリアＲｇが自動的に認識され、システム上にて設定されるように構成する。
【００６９】
この設定運用コースエリアＲｇに対し、追尾対象体２が航走したコースＬ２に該当する仮想座標平面上の仮想コースＬ２ｖを航走する仮想追尾対象体２ｖが通過し他マス目の数を積算し、その積算値Ｎｍを算出する。この積算値Ｎｍが設定値Ｎｃを超えるか否かを判定し、積算値Ｎｍが設定値Ｎｃを超えたときを移動開始時点ｔｉとする。この設定値Ｎｃは、操作員により予め設定されるものとする。
【００７０】
このマス目に関する設定値Ｎｃは、追尾対象体２がカバーする観測エリアの全体に対する割合、言い換えれば、追尾対象体２の運用のコースＬ２（仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖ）における航走率に関係する値であり、この割合を常時算出して、設定した割合（航走率）に応じて、移動地点Ｐｉを順次変更、設定するものである。つまり、仮想コースＬ２ｖ全体のます目数Ｎｍａｘを航走率１００％とし、移動開始時点算出用の判定用航走率（例えば１０％等）ηとするときに、設定値Ｎｃを「Ｎｃ＝（η／１００）×Ｎｍａｘ）」とする。
【００７１】
なお、このマス目の数の積算値（航走率）は、追尾対象体２が実際に航走したエリアでカウントするのではなく、あくまで仮想コースＬ２ｖにおける仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖに基づいて算出する。つまり、実際の追尾対象体２の位置が運用コースＬ２からずれている場合には、実際の追尾対象体２の位置Ｐｐを仮想座標平面上に投影した仮想位置Ｐｐｖを基にマス目の数の積算値の算出を行う。
【００７２】
この構成によれば、追尾対象体２が蛇行するような場合においても、追尾対象体２の位置Ｐｐを検出して、この追尾対象体２の位置Ｐｐに対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖと仮想コースＬ２ｖとの関係を基に、追尾対象体２に自船１を追従させることで、自船１の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体２に追従できる。
【００７３】
なお、自動操船システムの図形追跡自動操船手段２０で自動操船する図形追跡自動操船モードで自動操船中に、旋回情報入力部４２のダイヤルが操作員によって操作されるなどの、予め設定された中断用操作がなされたことを検出した場合には、図形追跡自動操船モードを自動的に手動により操船をする手動操船モードに切り替えることが好ましい。この手動操船モードでは、例えば、自船１のプロペラ回転数若しくは可変ピッチプロペラのピッチ角度や舵角を、移動情報入力部４１のジョイスティックの傾斜方向と傾斜角度、旋回情報入力部４２のダイヤルの回転量などの操作量に従って操作し、これにより、自船１の針路と航行速度などが制御される。
【００７４】
また、再度、図形追跡自動操船モードに戻る場合には、自動的に再び図形追跡自動操船モードに移行させずに、改めて、図形追跡自動操船モードを選択した場合に、戻るように構成される。
【００７５】
次に、本発明に係る実施の形態の船舶の自動操縦方法について、図２の制御フローを参照しながら説明する。この船舶の自動操縦方法は、追尾対象体２の動きに従って自船１を自動操船する船舶の自動操縦方法において、追尾対象体２を運用するコースＬ２に対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想コースＬ２ｖを仮想座標平面上に設けて、予め設定された仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第１条件を満たす仮想移動地点Ｐｉｖを算出する設定ステップと、追尾対象体２の位置Ｐｐを検出して、この位置Ｐｐに対応する仮想位置Ｐｐｖを仮想座標平面上に描く仮想位置表示ステップと、仮想位置Ｐｐｖが予め設定された仮想コースＬ２ｖに対しての図形的な第２条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、この判定ステップで前記図形的な第２条件を満たす場合に、移動許可信号の入力を得て若しくは移動許可信号の入力を得ることなく、仮想移動地点Ｐｉｖに対応する実際の移動地点Ｐｉに向かって自船を移動するステップとを含む方法である。
【００７６】
この船舶の自動操縦方法は、図２に例示するような制御フローによって実施できる。この図２の制御フローは、本発明に係る実施の形態の船舶（自船）１の操船の開始と共に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、自船１の操船の終了と共に、上級の制御フローに戻り、上級の制御フローと共に終了するものとして示してある。
【００７７】
自船１の操船が開始されると、図２の制御フローがスタートし、ステップＳ１１で、自動操縦装置による自動操船モードが要求されているか否かを、操船用スイッチや操船用のタッチパネルなどにより判定する。このステップＳ１１で自動操船モードが選択されていなければ（ＮＯ）、予め設定された時間を経過した後にステップＳ１１に戻る。また、ステップＳ１１で自動操船モードが選択されていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に行き、図形追跡自動操船モードが選択されているかを判定する。
【００７８】
このステップＳ１１とステップＳ１２は同時に行うことが好ましい。つまり、図形追跡自動操船モードの選択のみで自動的に自動操船モードが選択されると判定できるようにすることで、図形追跡自動操船モードへの移行を円滑に行えるようにする。
【００７９】
ステップＳ１２で図形追跡自動操船モードが選択されていなければ（ＮＯ）、予め設定された時間を経過した後にステップＳ１１に戻る。また、ステップＳ１２で図形追跡自動操船モードが選択されば（ＹＥＳ）、ステップＳ１３に行く。
【００８０】
次のステップＳ１３では、仮想移動地点Ｐｉｖを設定するための設定真方位αｓ、設定相対方位βｓ若しくは設定針路θｓと設定仮想離間距離Ｄｓｖ若しくは設定離間距離Ｄｓを設定するか否かをチェックし、これらを設定するのであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に行く。ステップＳ１４の移動地点設定で、移動地点設定手段２２で各種の設定値を設定する。
【００８１】
ステップＳ１３で移動地点設定を行う必要が無い場合は（ＮＯ）、ステップＳ１５の移動開始時点の算出を行う。このステップＳ１５では、移動開始時点算出手段２３のうちの３つのクロス判定手段２３ａ、チェック領域判定手段２３ｂ、グリッド判定手段２３ｃのいずれかを選択して、それぞれの手段によって移動開始時点ｔｉを算出する。
【００８２】
この移動開始時点ｔｉの算出では，追尾対象体２の位置Ｐｖを、レーダーやソナーなどにより得て、これらの追尾対象体２の自船１に対する位置情報から、自船１の針路θの変化分や位置移動分を補正することにより、自船１との相対位置関係だけでなく、絶対座標（地形に固定の座標）での位置関係としての位置Ｐｖを得ることができ、この追尾対象体２の位置Ｐｖを仮想座標平面上に仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖとして表示する。なお、この移動開始時点の算出では、コース逸脱警報手段２８Ａ若しくはチェック領域逸脱警報手段２８Ｂにより、追尾対象体２の動きを監視し、必要に応じて警報を発生する。また、終了判定手段２７により、仮想追尾対象体２の位置Ｐｐｖが仮想終了判定領域に入ったときは、割り込みに行き、この図２の制御フローを終了する。この制御終了に際しては、操作員にその旨を知らせる通知をブザーや音声メッセージや画面表示で行うことが好ましい。
【００８３】
そして、ステップＳ１６で、移動開始時点ｔｉが算出された自船１を移動するか否かを判定する。この判定で、移動開始時点ｔｉとなっていれば、ステップＳ１７の自動操船による移動に行く。また、移動開始時点ｔｉとなっていければ、ステップＳ１８の定点保持制御による定点保持に行く。
【００８４】
ステップＳ１７の自動操船による移動では、移動開始時点ｔｉが自動操船手段２４に出力されると、移動開始時点ｔｉと移動地点Ｐｉに基づいて、移動地点Ｐｉに移動するための、自船１の航行で必要な自船情報を算出する。つまり、自船１の現在地点Ｐｉ−１から移動地点Ｐｉに移動するための針路θと航行速度Ｖなどを算出する。特別な事情が無ければ、通常は直線的に移動地点Ｐｉに向かうが、回避する場所や追尾対象体がある場合には、その回避を行う航路とこの航路を航行するための情報を算出する。この移動に際しては、移動待機手段２５により待機する必要がある場合には移動開始の指示を待ってから、移動を開始する。
【００８５】
そして、航行用の自船情報から、舵や船首スラスターや船尾スラスターや推進装置等の具体的な装置を制御する操船情報を算出する。この航行用の自船情報から操船情報を算出する方法は、周知のフィードフォワード法やフィードバック法などの制御アルゴリズムを用いることができる。そして、ステップＳ１７の自動操船による移動で、自船１が移動地点に到達すると、ステップＳ１３に戻る。
【００８６】
一方、ステップＳ１７では、定点保持制御による定点保持を予め設定された制御時間お間行って、ステップＳ１３に戻る。この定点保持は、移動地点Ｐｉを中心とする定点保持制御であり、周知の定点保持制御の技術で行われる。そして、この定点保持制御は、Ｓ１６のステップで移動開始時点の算出で、移動開始時点ｔｉ＋１になるまで行われる。言い換えれば、ステップＳ１６の自動操船による移動を行っていないときは定点保持を行う。
【００８７】
なお、終了判定手段２７による制御の終了、又は、何らかの都合で、この図形追跡自走操船モードが終了になるときは、割り込みにより、図２の制御フローを中断して、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。そして、必要に応じて、上級の制御フローの終了と共に、図２の制御フローも終了する。
【００８８】
そして、本発明の実施の形態の船舶１は、上記の船舶の自動操縦システム１０を備えて構成される。従って、この船舶１は、上記の船舶の自動操縦システム１０を使用して自動操船できるので、この船舶の自動操縦システム１０で可能な船舶の自動操船方法を実施できる。
【００８９】
従って、上記の船舶の自動操縦システム１０、船舶１、及び船舶の自動操縦方法によれば、追尾対象体２が蛇行するような場合においても、追尾対象体２の位置Ｐｐを検出して、この追尾対象体２の位置Ｐｐに対応する仮想追尾対象体２ｖの仮想位置Ｐｐｖと仮想コースＬ２ｖとの関係を基に、追尾対象体２に自船１を追従させることで、自船１の蛇行量を少なくできて、燃費効率が良い状態で、追尾対象体２に追従できる。
【符号の説明】
【００９０】
１  自船
２  追尾対象体
２ｖ  仮想追尾対象体
１０  船舶の自動操縦システム
２０  図形追跡自動操船手段
２１  コース設定手段
２２  移動地点設定手段
２３  移動開始時点算出手段
２３ａ  クロス判定手段
２３ｂ  チェック領域判定手段
２３ｃ  グリッド判定手段
２４  自動操船手段
２５  移動待機手段
２６  定位置保持手段
２７  終了判定手段
２８Ａ  コース逸脱警報手段
２８Ｂ  チェック領域逸脱警報手段
２９  移動地点設定手段
３０  操縦制御装置
３１ａ  左舷側推進器
３１ｂ  左舷側舵
３１  左舷側推進システム（推進システム）
３２ａ  右舷側推進器
３２ｂ  右舷側舵
３２  右舷側推進システム（推進システム）
４０  入力装置
４１  移動情報入力部
４２  旋回情報入力部
α  真方位
β  相対方位
θ  針路
Ｄｖ  仮想離間距離
Ｌ２  追尾対象体の運用コース
Ｌ２ｖ  仮想コース
Ｐｐ  追尾対象体の位置
Ｐｐｖ  仮想追尾対象体の仮想位置
【図１】
2018103950.tif 000003
【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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