(57)【要約】【課題】操縦者の意図した方向に沿って大きさが１８０°を超える自動変針を行うことができる自動操舵装置及び方法を提供する。【解決手段】自動操舵装置１は、船舶３０の針路である設定針路を設定する針路設定部１２と、針路設定部１２で設定された設定針路と船舶３０の実際の針路である実針路との差である針路偏差Ｅ１を求める演算器１３と、演算器１３で求められた針路偏差Ｅ１に応じて船舶３０の針路を自動制御する舵角制御部１４とを備えており、舵角制御部１４は、船舶３０を旋回させるべき方向（第１方向）と針路偏差Ｅ１に応じて制御される船舶３０の旋回方向（第２方向）とが異なる場合に、針路偏差Ｅ１で示される角度を第１方向における角度に変更した上で船舶３０の針路を自動制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航走体の針路である設定針路を設定する設定部と、当該設定部で設定された設定針路と前記航走体の実際の針路である実針路との差である針路偏差を求める演算部と、当該演算部で求められた針路偏差に応じて前記航走体の針路を自動制御する制御部とを備える自動操舵装置において、
前記制御部は、前記航走体を旋回させるべき方向である第１方向と前記針路偏差に応じて制御される前記航走体の旋回方向である第２方向とが異なる場合に、前記針路偏差で示される角度を前記第１方向における角度に変更した上で前記航走体の針路を自動制御することを特徴とする自動操舵装置。
【請求項２】
前記航走体を旋回させるべき方向である前記第１方向と前記航走体を旋回させるべき角度とを入力する入力部を備えており、
前記設定部は、前記入力部からの入力があった場合には、前記入力部からの入力に基づいて前記設定針路を設定する
とを特徴とする請求項１記載の自動操舵装置。
【請求項３】
前記演算部は、−３６０°よりも大きく３６０°よりも小さな範囲で前記針路偏差を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動操舵装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１方向が前記航走体を右旋回させる方向であって前記針路偏差が正の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度から３６０°を差し引いた角度に変更することを特徴とする請求項３記載の自動操舵装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１方向が前記航走体を左旋回させる方向であって前記針路偏差が負の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度に３６０°を加えた角度に変更することを特徴とする請求項３記載の自動操舵装置。
【請求項６】
航走体の針路である設定針路と前記航走体の実際の針路である実針路との差である針路偏差に応じて前記航走体の針路を自動制御する自動操舵方法において、
前記航走体を旋回させるべき方向である第１方向と前記針路偏差に応じて制御される前記航走体の旋回方向である第２方向とが一致するか否かを判断する第１ステップと、
前記第１ステップで前記第１方向と前記第２方向とが一致しないと判断された場合に、前記針路偏差で示される角度を前記第１方向における角度に変更する第２ステップと、
前記第２ステップで角度が変更された針路偏差に基づいて前記航走体の針路を自動制御する第３ステップと
を含むことを特徴とする自動操舵方法。
【請求項７】
前記針路偏差は、−３６０°よりも大きく３６０°よりも小さな値を取り得ることを特徴とする請求項６記載の自動操舵方法。
【請求項８】
前記第２ステップは、前記第１方向が前記航走体を右旋回させる方向であって前記針路偏差が正の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度から３６０°を差し引いた角度に変更し、
前記第１方向が前記航走体を左旋回させる方向であって前記針路偏差が負の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度に３６０°を加えた角度に変更する
ことを特徴とする請求項７記載の自動操舵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶等の航走体の針路を自動制御する自動操舵装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、大洋を運航する船舶等のように数日間以上に亘って運航されることのある船舶の殆どは、操縦者の睡眠時間の確保、或いは操縦者の負担軽減を図ることを目的として、オートパイロットといわれる自動操舵装置を備えている。この自動操舵装置は、一定周期で針路偏差（予め設定された針路と実際の針路との差）を求め、この針路偏差を解消し得る命令舵角を計算し、得られた命令舵角に基づいた制御を行うことにより船舶の自動操舵を実現している。
【０００３】
つまり、図５に示す通り、予め設定された針路（設定針路）をφ０とし、ジャイロコンパス等によって検出された実際の針路（実針路）をφとすると、自動操舵装置は、一定周期で以下の（１）に示される針路偏差θを０にする制御を行う。尚、図５は、針路偏差θを説明するための図である。
θ＝φ−φ０    …（１）
ここで、上記（１）に示される針路偏差θは、船舶の実針路が設定針路の右側の方向であるときには正の値をとり、左側の方向であるときには負の値をとる。尚、従来の自動操舵装置の詳細については、例えば以下の非特許文献１，２を参照されたい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】茂在寅男、小林実，「コンパスとジャイロの理論と実際」，海文堂出版，１９７１年９月
【非特許文献２】西谷芳雄，「コンパスと自動操舵」，成山堂書店，１９８８年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の通り、針路偏差θは設定針路φ０を中心にして正・負の値を取るため、その大きさの最大値は１８０°である。従って、従来の自動操舵装置は、針路偏差θの大きさを０〜１８０°の範囲で取り扱えば十分であるため、大きさが１８０°を超える自動変針を行うことができないという問題があった。このため、船舶の自動操舵が行われている最中に大きさが１８０°を超える変針を行う必要がある場合には、例えば自動操舵を一時的に中断して航海士等の操縦者が舵を手動で操舵する必要があった。
【０００６】
また、従来の自動操舵装置は、操縦者が意図した方向とは異なる方向に船舶が旋回してしまうことがあるという問題があった。図６は、従来の自動操舵装置の問題点を説明するための図である。いま、図６に示す通り、設定針路φ０及び実針路φが共に０°である船舶を、図中符号Ｄ１０１が付された方向に沿って旋回（右旋回）させて新たな設定針路２００°に自動変針させる場合を考える。
【０００７】
かかる場合に、従来の自動操舵装置によって求められる針路偏差は−１６０°になる。このため、船舶は操縦者が意図した右方向（符号Ｄ１０１が付された方向）とは異なる左方向（符号Ｄ１０２が付された方向）に沿って１６０°だけ旋回して新たな設定針路２００°に自動変針することになり、操縦者の意図に反した旋回が行われるという問題があった、
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、操縦者の意図した方向に沿って大きさが１８０°を超える自動変針を行うことができる自動操舵装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の自動操舵装置は、航走体（３０）の針路である設定針路を設定する設定部（１２）と、当該設定部で設定された設定針路と前記航走体の実際の針路である実針路との差である針路偏差（Ｅ１）を求める演算部（１３）と、当該演算部で求められた針路偏差に応じて前記航走体の針路を自動制御する制御部（１４）とを備える自動操舵装置（１）において、前記制御部は、前記航走体を旋回させるべき方向である第１方向と前記針路偏差に応じて制御される前記航走体の旋回方向である第２方向とが異なる場合に、前記針路偏差で示される角度を前記第１方向における角度に変更した上で前記航走体の針路を自動制御することを特徴としている。
この発明によると、航走体を旋回させるべき方向である第１方向と針路偏差に応じて制御される航走体の旋回方向である第２方向とが異なる場合に、針路偏差で示される角度が第１方向における角度に変更された上で航走体の針路が制御部により自動制御される。
また、本発明の自動操舵装置は、前記航走体を旋回させるべき方向である前記第１方向と前記航走体を旋回させるべき角度とを入力する入力部（１１）を備えており、前記設定部は、前記入力部からの入力があった場合には、前記入力部からの入力に基づいて前記設定針路を設定するとを特徴としている。
また、本発明の自動操舵装置は、前記演算部が、−３６０°よりも大きく３６０°よりも小さな範囲で前記針路偏差を求めることを特徴としている。
また、本発明の自動操舵装置は、前記制御部が、前記第１方向が前記航走体を右旋回させる方向であって前記針路偏差が正の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度から３６０°を差し引いた角度に変更することを特徴としている。
或いは、本発明の自動操舵装置は、前記制御部が、前記第１方向が前記航走体を左旋回させる方向であって前記針路偏差が負の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度に３６０°を加えた角度に変更することを特徴としている。
本発明の自動操舵方法は、航走体（３０）の針路である設定針路と前記航走体の実際の針路である実針路との差である針路偏差（Ｅ１）に応じて前記航走体の針路を自動制御する自動操舵方法において、前記航走体を旋回させるべき方向である第１方向と前記針路偏差に応じて制御される前記航走体の旋回方向である第２方向とが一致するか否かを判断する第１ステップ（Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１７）と、前記第１ステップで前記第１方向と前記第２方向とが一致しないと判断された場合に、前記針路偏差で示される角度を前記第１方向における角度に変更する第２ステップ（Ｓ１６、Ｓ１８）と、前記第２ステップで角度が変更された針路偏差に基づいて前記航走体の針路を自動制御する第３ステップとを含むことを特徴としている。
また、本発明の自動操舵方法は、前記針路偏差が、−３６０°よりも大きく３６０°よりも小さな値を取り得ることを特徴としている。
また、本発明の自動操舵方法は、前記第２ステップが、前記第１方向が前記航走体を右旋回させる方向であって前記針路偏差が正の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度から３６０°を差し引いた角度に変更し、前記第１方向が前記航走体を左旋回させる方向であって前記針路偏差が負の値をとる場合には、前記針路偏差で示される角度を、当該角度に３６０°を加えた角度に変更することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、航走体を旋回させるべき方向である第１方向と針路偏差に応じて制御される航走体の旋回方向である第２方向とが異なる場合に、針路偏差で示される角度を第１方向における角度に変更した上で航走体の針路を制御しているため、操縦者の意図した方向に沿って大きさが１８０°を超える自動変針を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による自動操舵装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による自動操舵方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による自動操舵装置１のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による自動操舵装置で応用可能な自動操舵中の危険回避を説明するための図である。
【図５】針路偏差θを説明するための図である。
【図６】従来の自動操舵装置の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による自動操舵装置及び方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による自動操舵装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の自動操舵装置１は、制御装置１０及びパワー増幅部２０を備えており、船舶３０（航走体）に設けられた方位検出器３１の検出結果に基づいて、船舶３０に設けられた操舵機３２を制御することにより船舶３０の針路を自動制御する。尚、自動操舵装置１は当然ながら船舶３０内に設けられるものであるが、図１では説明の便宜のために自動操舵装置１を船舶３０外に図示している。
【００１３】
制御装置１０は、入力部１１、針路設定部１２（設定部）、演算器１３（演算部）、舵角制御部１４（制御部）、及び演算器１５を備えており、船舶３０が進むべき針路（設定針路）と船舶３０の実際の針路（実針路）との差である針路偏差を求め、この針路偏差を解消し得る命令舵角を示す制御信号Ｓ１を出力する。尚、上記の実針路は、方位検出器３１から出力される検出信号Ｓ２で示される針路である。また、制御装置１０は、上記の命令舵角を、予め設定された制御周期（例えば、１秒）毎に求める。
【００１４】
入力部１１は、航海士等の操縦者により操作される操作盤やキーボード等を備えており、手動操舵と自動操舵との切り替え指示、船舶３０を旋回させるべき方向（第１方向）及び船舶３０を旋回させるべき角度の指示等の各種指示を入力する。針路設定部１２は、船舶３０が進むべき針路である設定針路を設定する。具体的には、操縦者の指示によって自動操舵が設定されている場合には、海図上に予め設定された自動航路に沿って船舶３０を自動操舵させるための設定針路を示す設定信号Ｕ１を上記の制御周期毎に順次出力する。また、操縦者の指示によって手動操舵が設定されている場合には、入力部１１から入力された指示に応じた船舶３０の設定針路を示す設定信号Ｕ１を出力する。
【００１５】
演算器１３は、針路設定部１２から出力される設定信号Ｕ１から、方位検出器３１から出力される検出信号Ｓ２を減算することにより、設定信号Ｕ１で示される設定針路と検出信号Ｓ２で示される実針路との差を示す針路偏差Ｅ１を求める。ここで、設定信号Ｕ１で示される設定針路をφ０とし、検出信号Ｓ２で示される実針路をφとし、針路偏差Ｅ１で示される針路偏差をθとすると、演算器１３は、従来と同様に（１）式を用いて針路偏差θを求める。但し、演算器１３は、−３６０°よりも大きく３６０°よりも小さな範囲で針路偏差θを求める。このため、従来は取り扱われなかった１８０°よりも大きな針路偏差（例えば＋２００°なる針路偏差）や、−１８０°よりも小さな針路偏差（例えば、−２００°なる針路偏差）が演算器１３によって求められることもある。
【００１６】
舵角制御部１４は、演算器１３から出力される針路偏差Ｅ１に応じて船舶３０の針路を自動制御する。具体的に、舵角制御部１４は、針路偏差Ｅ１の符号が正である場合には、船舶３０を左旋回させる命令舵角を示す制御信号Ｕ２を出力して船舶３０を左旋回させる制御を行うことによって針路偏差Ｅ１を解消する。これに対し、針路偏差Ｅ１の符号が負である場合には、船舶３０を右旋回させる命令舵角を示す制御信号Ｕ２を出力して船舶３０を右旋回させる制御を行うことによって針路偏差Ｅ１を解消する。
【００１７】
また、舵角制御部１４は、入力部１１から入力された船舶３０を旋回させるべき方向（第１方向）と、演算器１３から出力される針路偏差Ｅ１に応じて制御される船舶３０の旋回方向（第２方向）とが異なる場合に、針路偏差Ｅ１で示される角度を、船舶３０を旋回させるべき方向の角度に変更する。具体的には、以下の（２）式又は（３）式を用いて針路偏差Ｅ１で示される角度を変更する。
【００１８】
つまり、船舶３０を旋回させるべき方向が右方向（右旋回）であって、針路偏差Ｅ１が正の場合（左旋回の命令舵角が算出される場合）には、以下の（２）に示す式によって針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖを変更する。これに対し、船舶３０を旋回させるべき方向が左方向（左旋回）であって、針路偏差Ｅ１が負の場合（右旋回の命令舵角が算出される場合）には、以下の（３）に示す式によって針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖを変更する。
Ｄｅｖ＝Ｄｅｖ−３６０°    …（２）
Ｄｅｖ＝Ｄｅｖ＋３６０°    …（３）
【００１９】
以上の（２）式又は（３）式を用いて針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖを変更するのは、操縦者が入力部１１を操作して入力した角度（船舶３０を旋回させるべき角度）の値に拘わらず、操縦者の意図した旋回方向に船舶３０を旋回させるためである。つまり、前述の通り、舵角制御部１４は、針路偏差Ｅ１の符号が正である場合には船舶３０を左旋回させ、針路偏差Ｅ１の符号が負である場合には船舶３０を右旋回させる命令舵角を算出するため、操縦者が入力部１１を操作して入力した角度によっては操縦者の意図とは逆方向に旋回する場合があり、これを防止するために針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖを変更している。
【００２０】
演算器１５は、舵角制御部１４から出力される制御信号Ｕ２から、パワー増幅部２０から出力される舵角信号Ｓ３を減算することにより、制御信号Ｙ１２で示される命令舵角と船舶３０の実際の舵角との差を示す制御信号Ｓ１を求める。つまり、船舶３０の実際の舵角が制御装置１０にフィードバックされ、制御信号Ｕ２で示される命令舵角との差が零になるように船舶３０の舵角が制御される。
【００２１】
パワー増幅部２０は、制御装置１０から出力される制御信号Ｓ１を、予め設定された増幅率で増幅して操舵機３２に出力する。パワー増幅部２０で増幅された制御信号Ｓ１により操舵機３２が駆動され、これにより船舶３０の舵３３が操舵される。操舵機３２は、アクチュエータ等の駆動機構を備えており、この駆動機構によって船舶３０に設けられた舵３３を駆動する。尚、パワー増幅部２０には、舵３３の舵角を検出して舵角信号Ｓ３を出力する舵角検出器（図示省略）が設けられている。方位検出器３１は、回転型或いは振動式等の機械式ジャイロスコープ、光ファイバジャイロ或いはリングレーザジャイロ等の光学式ジャイロスコープ、その他のジャイロスコープであり、船舶３０の進行に関する方位角を検出して検出信号Ｓ２を出力する。
【００２２】
次に、上記構成における自動操舵装置１の動作、つまり本実施形態による自動操舵方法について詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態による自動操舵方法を示すフローチャートである。尚、図２に示すフローチャートは、自動操舵が行われている最中に操縦者によって旋回の指示がなされた場合に行われる処理を示すフローチャートである。以下では、まず自動操舵中の動作について簡単に説明し、次いで操縦者によって旋回の指示がなされた場合の動作について説明する。
【００２３】
［自動操舵中の動作］
自動操舵が行われている間は、船舶３０を自動操舵させるための設定針路を示す設定信号Ｕ１が針路設定部１２から出力され、設定信号Ｕ１と方位検出器３１からの検出信号Ｓ２との差を示す針路偏差Ｅ１が演算器１３により求められる。そして、針路偏差Ｅ１の符号が正である場合には船舶３０を左旋回させる命令舵角が求められる一方で、針路偏差Ｅ１の符号が負である場合には船舶３０を右旋回させる命令舵角が求められ、これらの命令舵角を示す制御信号Ｕ２が舵角制御部１４から出力される。
【００２４】
舵角制御部１４から制御信号Ｕ２が出力されると、演算器１５によって制御信号Ｕ２から舵角信号Ｓ３が減算されて制御信号Ｓ１が求められる。この制御信号Ｓ１はパワー増幅部２０で予め設定された所定の増幅率で増幅された後に操舵機３２に入力され、これにより船舶３０の舵３３が操舵される。以上の処理が前述した制御周期（例えば、１秒）毎に繰り返されることにより、海図上に予め設定された自動航路に沿った船舶３０の自動操舵が実現される。
【００２５】
［操縦者によって旋回の指示がなされた場合の動作］
操縦者が入力部１１を操作して船舶３０を旋回させる指示を行うと図２に示す処理が開始される。尚、図２に示す処理は、船舶３０が停船している場合、船舶３０の自動操舵が行われている場合、或いは船舶３０が手動操舵されている場合の何れの場合であっても、操縦者によって旋回指示が行われたときに実行される。
【００２６】
図２に示す処理が開始されると、まず方位検出器３１からの検出信号Ｓ２が制御装置１０に入力される（ステップＳ１１）。これにより、制御装置１０には船舶３０の実針路が入力される。尚、以下では、ステップＳ１１で入力された実針路を「ＲＣ」と表記する。次に、操縦者が入力部１１を操作して行った指示の内容が針路設定部１２及び舵角制御部１４に入力される（ステップＳ１２）。具体的には、操縦者によって指示された船舶３０を旋回させるべき方向を示す情報が舵角制御部１４に入力され、船舶３０を旋回させるべき角度（設定針路）を示す情報が路設定部１２に入力される。
【００２７】
次いで、入力部１１から針路設定部１２に入力された角度（設定針路）を示す設定信号Ｕ１が演算部１３に出力されて針路偏差Ｅ１が求められる（ステップＳ１３）。いま、ステップＳ１２で入力された設定針路をＳＣとすると、針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖは以下の（４）式で表される。尚、演算部１３で求められた針路偏差Ｅ１は舵角制御部１４に出力される。
Ｄｅｖ＝ＲＣ−ＳＣ    …（４）
【００２８】
針路偏差Ｅ１が入力されると、舵角制御部１４は、まず船舶３０を旋回させるべき方向（ステップＳ１２で入力さた旋回方向）が左旋回であるか否かを判断する（ステップＳ１４：第１ステップ）。この判断結果が「ＮＯ」である場合には、針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖが０°よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１５：第１ステップ）。角度Ｄｅｖが０°以下の場合には、ステップＳ１５の判断結果が「ＮＯ」になり、図２に示す一連の処理が終了する。これに対し、角度Ｄｅｖが０°よりも大きい場合には、ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」になり、前述した（２）式を用いて角度Ｄｅｖを変更する処理が行われ（ステップＳ１６：第２ステップ）、その後に図２に示す一連の処理が終了する。
【００２９】
他方、ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖが０°よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１７：第１ステップ）。角度Ｄｅｖが０°以上の場合には、ステップＳ１７の判断結果が「ＮＯ」になり、図２に示す一連の処理が終了する。これに対し、角度Ｄｅｖが０°よりも小さい場合には、ステップＳ１７の判断結果が「ＹＥＳ」になり、前述した（３）式を用いて角度Ｄｅｖを変更する処理が行われ（ステップＳ１８：第２ステップ）、その後に図２に示す一連の処理が終了する。
【００３０】
図２に示す一連の処理が終了すると（ステップＳ１５，Ｓ１７の判断結果が「ＮＯ」である場合、又はステップＳ１６，Ｓ１８の処理が終了すると）、舵角制御部１４は、針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖに基づいて船舶３０を旋回させる制御を行う（第３ステップ）。具体的には、針路偏差Ｅ１で示される角度Ｄｅｖの符号が正である場合には、船舶３０を左旋回させる命令舵角を示す制御信号Ｕ２を出力して船舶３０を左旋回させる制御を行うことによって針路偏差Ｅ１を解消する。これに対し、針路偏差Ｅ１の符号が負である場合には、船舶３０を右旋回させる命令舵角を示す制御信号Ｕ２を出力して船舶３０を右旋回させる制御を行うことによって針路偏差Ｅ１を解消する。以上の制御が行われることにより、船舶３０の針路が操縦者によって指示された設定針路に変更される。
【００３１】
ここで、ステップＳ１２の処理において、船舶３０を旋回させるべき方向として右方向（右旋回方向）が入力され、船舶３０を旋回させるべき角度（設定針路）として２００°が入力された場合を考える。尚、ここではステップＳ１１で入力される実針路を０°とする。かかる場合には、ステップＳ１３で求められる針路偏差Ｅ１の角度Ｄｅｖは上記（４）式から−２００°になる。すると、図２中のステップＳ１４，Ｓ１５の判断結果が何れも「ＮＯ」になり、角度Ｄｅｖの符号が負であるから、船舶３０を２００°だけ操縦者の意図した右方向に旋回させる制御が行われる。
【００３２】
次に、ステップＳ１１で入力される実針路が９０°である場合であって、ステップＳ１２の処理において、船舶３０を旋回させるべき方向として右旋回方向が入力され、設定針路として４５°が入力された場合を考える。かかる場合には、ステップＳ１３で求められる針路偏差Ｅ１の角度Ｄｅｖは＋４５°になる。すると、図２中のステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」になり、ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」になるため、ステップＳ１６にて角度Ｄｅｖが−３１５°に変更される。変更された角度Ｄｅｖの符号が負であるため、船舶３０を３１５°だけ操縦者の意図した右方向に旋回させる制御が行われる。
【００３３】
次いで、ステップＳ１１で入力される実針路が９０°である場合であって、ステップＳ１２の処理において、船舶３０を旋回させるべき方向として左旋回方向が入力され、設定針路として４５°が入力された場合を考える。かかる場合には、ステップＳ１３で求められる針路偏差Ｅ１の角度Ｄｅｖは＋４５°になる。すると、図２中のステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」になり、ステップＳ１７の判断結果が「ＮＯ」になる。ここで、角度Ｄｅｖの符号が正であるため、船舶３０を４５°だけ操縦者の意図した左方向に旋回させる制御が行われる。
【００３４】
最後に、ステップＳ１２の処理において、船舶３０を旋回させるべき方向として左旋回方向が入力され、設定針路として２００°が入力された場合を考える。尚、ここではステップＳ１１で入力される実針路を０°とする。かかる場合には、ステップＳ１３で求められる針路偏差Ｅ１の角度Ｄｅｖは−２００°になる。すると、図２中のステップＳ１４，Ｓ１７の判断結果が何れも「ＹＥＳ」になるため、ステップＳ１８にて角度Ｄｅｖが＋１６０°に変更される。変更された角度Ｄｅｖの符号が正であるため、船舶３０を１６０°だけ操縦者の意図した左方向に旋回させる制御が行われる。
【００３５】
図３は、本発明の一実施形態による自動操舵装置１のシミュレーション結果の一例を示す図である。図３に示すシミュレーション結果は、旋回時の角速度が０．５［°／ｓｅｃ］である特性を有する船舶３０に対し、シミュレーション開始時の時刻０［ｓｅｃ］において設定針路を０°に設定し、時刻１００［ｓｅｃ］で設定針路を３５９°に設定して右旋回を指示した場合のシミュレーション結果である。尚、図３中において、符号ＳＣが付された折れ線は設定針路を示し、符号ＲＣが付された折れ線は実針路を示し、符号Ｄｅｖが付された折れ線は針路偏差を示している。
【００３６】
図３に示す通り、時刻０〜１００［ｓｅｃ］の間は、設定針路ＳＣ、実針路ＲＣ、及び針路偏差Ｄｅｖは何れも０°である。時刻１００［ｓｅｃ］で設定針路ＳＣが３５９°に変更されると、前述した（４）式から針路偏差Ｄｅｖは−３５９°になる。尚、時刻１００［ｓｅｃ］以後は、設定針路ＳＣは３５９°に固定される。舵角制御部１４は、針路偏差Ｄｅｖの符号が負であるために船舶３０を右旋回させ、針路偏差Ｄｅｖを０°に設定する制御を行う。尚、図３に示す例では、針路ＳＣが０°から３５９°に向かう向きに変化しているため、船舶３０が右旋回が行われていることが分かる。
【００３７】
以上の制御が行われることにより、図３に示す通り、実針路ＲＣが設定針路ＳＣに徐々に近づいていき、針路偏差Ｄｅｖが０°になった時点で実針路ＲＣと設定針路ＳＣとが一致する。このように、本実施形態では、１８０度を超える設定針路を設定した場合であっても、操縦者の意図した方向に船舶３０を旋回させることができる。尚、図３に示す例では、船舶３０の旋回方向として右旋回が指定されており、針路偏差Ｄｅｖの符号が負であることから、針路偏差Ｄｅｖを変更する処理（図２中のステップＳ１６）は行われない。
【００３８】
以上の通り、本実施形態では、−３６０°よりも大きく３６０°よりも小さな範囲で針路偏差を取り扱えるようにし、船舶３０を旋回させるべき方向と、針路偏差の符号に応じて制御される船舶３０の旋回方向とが異なる場合に、針路偏差で示される角度を、船舶３０を旋回させるべき方向の角度に変更した上で船舶３０の針路を自動制御している。このため、操縦者の意図した方向に沿って大きさが１８０°を超える自動変針を行うことができる。
【００３９】
このため、例えば自動操舵を行っている最中の危険回避に応用することが可能である。図４は、本発明の一実施形態による自動操舵装置で応用可能な自動操舵中の危険回避を説明するための図である。いま、図３中における自動操舵中の船舶３０左舷方向に浅瀬４０及び他の船舶４１が存在するため、これらを回避すべく船舶３０を２００°だけ右旋回させる場合を考える。
【００４０】
従来は１８０°を超える針路偏差を取り扱うことができなかったため、設定針路を２００°に設定してしまうと、図６を用いて説明した通り、船舶３０は操縦者の意図した右方向とは反対の左方向に旋回し、船舶３０は図中の航路Ｐ１に沿って進む可能性があった。このため、従来は、左舷方向の浅瀬４０や他の船舶４１を回避するためには、例えば自動操舵を一時的に中断して航海士等の操縦者が舵を手動で操舵する必要があった。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、操縦者が船舶３０を旋回させるべき方向として右方向を指示し、船舶３０を旋回させるべき角度として２００度を指示するだけで、船舶３０は操縦者の意図した右方向に旋回して図中の航路Ｐ２に沿って進む。このように、本実施形態では、操縦者が舵を手動で操舵することなく、自動操舵中における危険回避を容易且つ迅速に行うこともできる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態による自動操舵装置及び方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では船舶の自動操舵を行う自動操舵装置を例に挙げて説明したが、船舶以外の航走体や移動体の自動操舵にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１      自動操舵装置
１１    入力部
１２    針路設定部
１３    演算器
１４    舵角制御部
３０    船舶
Ｅ１    針路偏差
【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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