(57)【要約】【課題】  小型船舶が恒常的かつ簡便にＡＩＳ装置を搭載する近傍船舶の注意を喚起し、自らが何者であるかを明らかにできるようにするため、自船の動的及び固有情報のＡＩＳ通報を電源が投入されている間常時送信し、一切の操作が不要で携行可搬性に優れるビーコン装置を提供する。【解決手段】  ビーコン装置１では、自らの動的情報に代えて衛星航法受信処理部８より逐次得られる位置情報から速度・針路計算処理部６が計算する速度、針路情報を用い、固有情報に代えて装置導入時にプリセットされる当該船舶固有の情報を用い、ＡＩＳ通報処理部５がこれらの情報をもとにＡＩＳ通報を構成して送信回路２に送り、ＡＩＳネットワーク１４に送信し、ＡＩＳ装置を搭載する近傍船舶１６に自らを認識させる。ビーコン装置１は充電式バッテリ９を内蔵し、電源スイッチ１０が投入されると自動的に機能が開始され恒常的に継続するので、操作不要で携行可搬性に優れる。【選択図】              図１
2005119333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電式バッテリ電源を内蔵し携行可搬性を備えるビーコン装置であって、
自船の動的情報に対する代用情報として、内蔵する衛星航法受信処理部から得られる刻々の位置情報に基づいて自船の位置、速度、針路を計算し出力する機能、
自船の固有情報に対する代用情報として、内蔵する自船の船名、船種等船舶固有の情報を出力する機能、
近傍船舶からＡＩＳ通報を受信して空きスロットを探知する機能、
前記代用情報をＡＩＳ所定の動的情報通報及び固有情報通報として構成し、前記空きスロットを通じて送信する機能、
を含むすべての機能が電源スイッチ投入により自動的に開始され、以後恒常的に継続されることを特徴とする前記ビーコン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＩＳネットワークに自船情報を自動送信するビーコン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶自動識別装置（Universal Ship-borne Automatic Identification System: 以下「ＡＩＳ装置」という）は、ＳＯＬＡＳ条約(The International Convention for the Safety of Life at Sea)において船舶に搭載を義務付けられている航法装置であって、時分割多元接続（Time Division Multiple Access:ＴＤＭＡ）で管理される国際的に割当てられた２つのＶＨＦ無線周波数を用いて、船名、船種等自らの身元及び目的地、到着予定日時等、航海の内容を明らかにする情報（以下、「固有情報」）、及び位置、速度、針路等の時々刻々変化する航法的な情報（以下、「動的情報」）を恒常的に送信すると共に、ＶＨＦ無線の通達範囲内（以下、「近傍」）に存在する同様の船舶からの同様の送信を受信し、近傍を航行する船舶（以下、「近傍船舶」）の固有情報と動的情報を船舶の運用者に表示提供することで、近傍船舶の識別及び航行状況の把握を支援する装置である。これらの動作はＡＩＳ装置によって自律的かつ自動的に行われるため、運用者は通信を何ら意識することなく継続的に近傍船舶の存在及び動向を知ることができる。
【０００３】
時分割多元接続の方式は上記２つのＶＨＦ無線周波数について各々１フレーム（１分に相当する）を２２５０スロットに分割し、任意の船舶の送信は必要に応じて、いずれかの送信に使用されていない時間スロット（以下、単に「スロット」）に送信することで達成される。どのスロットを占有するかは、ＡＩＳの送受信によって形成されるネットワーク（以下、「ＡＩＳネットワーク」）に参加するすべての船舶の各々が、自律的に近傍で使用されていないスロットをランダムに選択し、送信することによって管理される。この方式は自己組織化式時分割多元接続方式(Self-Organized TDMA方式、以下、「ＳＯＴＤＭＡ方式」)と呼ばれる。ＳＯＴＤＭＡ方式は各船舶が対話することなく、近傍船舶のスロット利用状況に基づいた一元的でないスロット選択を行うため、全く混信のない多元接続は実現できない欠点がある代りに、基地局を全ての子局が利用できるように隈なく配置する基盤整備が不要になる他、随時参加・離脱する局に対して割当てを調整・管理する必要がないためにネットワーク形成が柔軟であり、これらの調整・管理のための通信を行わない分、通信容量の利用効率がよいという利点がある。ＡＩＳは、近傍に船舶が現れると、互いの恒常的な送信を受信しあう形でネットワークを形成し、又はネットワークに新たに参加することになり、近傍から離れると、送信を互いに受信できないという形でネットワークを解消し、又はネットワークから離脱することになる。
【０００４】
ＡＩＳネットワークで交換される情報は１スロットあたり２５６ビットを伝送可能であり、２５６ビットを一塊の単位とし、目的にあわせて伝送する情報をビットフィールドに割りあてた通報が定義されている。ＡＩＳ装置の標準規格は２２種類の利用目的に応じた通報を定義しており、その中に、固有情報通報や動的情報通報が含まれる。他には、テキストメッセージや問合せとその応答、所轄官庁が所掌海域におけるＡＩＳネットワークの例外的な動作制御を行うための動作変更命令等が定義されており、ＡＩＳ装置は該通報を自動的に生成して前述の方式でスロットを確保し、送信する。
【０００５】
上記の固有情報及び動的情報の通報は、ＡＩＳ装置の電源が投入されている限り自動的かつ自律的に生成され、一定間隔で連続的に送信され、運用者を煩わせることがない。標準規格は、停泊しているか航海中か、そして航海中であれば速度が低いか高いか、転針しているか否かによって、自律的に定められる規定の時間間隔をおいて、自動的に繰返し最新状態の情報を取得して通報を生成し、送信を行うよう定めている。条約はＡＩＳ装置について、特に理由がない限り電源を切断せず、常時送信の状態を保つことを義務付けている。
【０００６】
ＳＯＴＤＭＡ方式は、ネットワークに参加するＡＩＳ装置の各々が独立して時分割多元接続の管理を行っており、一元的なスロット割当てを持たない。そのため、複数のＡＩＳ装置が空きであると認識した同一のスロットを利用しようと同時に送信してしまい、混信して受信されるということが頻繁に発生する。スロット衝突（Slot Conflict）と呼ばれるこの現象は、受信されるべき通報が復号できず、一時的に送信した船舶を見失うことを意味している。しかしながら、ＡＩＳ装置に採用されているＶＨＦ無線方式の特性として、受信する船舶から見てより近い位置の船舶からの送信のほうがより遠い船舶からの送信よりも電力が大きく、２つの通報がスロット衝突を起こした場合、２隻の送信船舶の距離比が２倍以上あれば、より遠い船舶の送信した通報は干渉信号として抑圧され、より近い船舶の送信した通報が受信される。一般に、航法装置においては遠くの情報は価値が低く、近くの情報は価値が高いことから、スロット衝突は航法装置においては許容され得る現象である。
【０００７】
ＡＩＳ装置の搭載は条約が義務付ける船舶が対象となっている。被測対象となる送信船舶が継続的かつ恒久的に通報を送信しなければ不可測と等価となってしまうことから、航法装置としては、ＡＩＳネットワークにすべての船舶が参加することが不可欠である。しかしながら、条約は、すべての客船、国際航海に従事する３００総トン以上の船舶、及び国際航海に従事しない５００総トン以上の船舶についてのみ搭載を義務付けており、実際には全ての船舶が被測対象となるわけではない。そこで、搭載を義務付けられている船舶に搭載されるＡＩＳ装置をクラスＡとし、搭載を義務付けられていない船舶に搭載される同様の装置をクラスＢとして提供することが検討されている。クラスＢ装置はクラスＡ装置と通信手順や装置構成はほぼ共通であり、クラスＡ／Ｂ共に同じＡＩＳネットワークに参加する。ただし、クラスＢでは送信する通報量を大幅に削減して、ネットワークに与える通信逼迫を軽減している。
【０００８】
しかしながら、現実には、近傍の船舶から認知されにくく、ＡＩＳ装置を搭載することが安全上好ましいと考えられる小型船舶の多くが、クラスＢの装置すら搭載しないと予測されており、条約が掲げる、すべての船舶がＡＩＳネットワークに参加する状態には程遠いのが実情である。その理由として、小型船舶は船内スペースや電源容量等の面からＡＩＳ装置を搭載する余地が乏しく、また人員的にも当該装置を操作する余力がない場合が多いことが挙げられる。
【０００９】
他方、小型船舶が近傍船舶に自らの存在を認知させる手段として従来より普及しているものに極軌道衛星利用非常用位置指示無線標識装置（ Emergency Position Indicating Radio Beacon ；通称、衛星EPIRB）や捜索救難用レーダトランスポンダ（Seach and Rescue Transponder ；SART）、レーダリフレクタ等がある。衛星EPIRB及びSARTは船舶が遭難した際に利用される救難信号の発信機である。衛星EPIRBは全海域を衛星が被覆しており、衛星が受信された信号から遭難船舶の位置を特定する。SARTは従来、反射波が測定されるレーダ装置の送信レーダ信号を受信して、自らの位置が明瞭になるように送信し、レーダ装置を搭載する船舶が近傍を航海している際に効力を発揮する。レーダリフレクタは救難用ではなく、レーダ信号を反射しにくい船舶に搭載されるレーダ信号の波長にあわせた反射体であり、レーダ装置の判別分解能よりも小型の船舶や木造船など、反射波を生じにくい船舶に搭載されている。これらはいずれも、小型船舶に搭載が容易なように、携行可能又は据付のみで動作するようになっており、船内スペースや船内電源容量を逼迫せず、操作は一切不要と簡便である。ただし、遭難時でなければ作用しないか、レーダ装置を搭載する船舶にしか効力がなく、ＡＩＳ装置のように身元を明らかにする機能も有しない。
【００１０】
以下に本発明の関連文献を挙げる。非特許文献１のＳＯＬＡＳ条約第Ｖ章は船舶にＡＩＳ装置搭載を義務付ける規約であり、非特許文献２は前記ＡＩＳ装置の国際的な性能標準であり、非特許文献３は前記性能標準を受けて電気的特性を標準化するものであり、非特許文献４は前記電気的特性を検査する標準を定め、非特許文献５は前記ＡＩＳのクラスＢ装置について電気的特性の標準化及び検査標準を定める。
【非特許文献１】ＳＯＬＡＳ条約第Ｖ章
【非特許文献２】国際海事機関海上安全委員会決議７４（６９）Ａｎｎｅｘ３
【非特許文献３】ＩＴＵ−Ｒ Ｍ１３７１−１
【非特許文献４】ＩＥＣ６１９９３−２
【非特許文献５】ＩＥＣ６２２８７（ドラフト）
【００１１】
下記特許文献１はレーダビーコンに関連する過去の出願例、特許文献２はＡＩＳ装置に関する基本特許と考えられる米国特許である。
【特許文献１】特開平０７−１２８４４１号公報
【特許文献２】米国特許第５，５０６，５８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、小型船舶が恒常的かつ簡便にＡＩＳ装置を搭載する近傍船舶の注意を喚起し、自らが何者であるかを明らかにできるようにするため、自船の動的及び固有情報のＡＩＳ通報を電源が投入されている間常時送信し、一切の操作が不要で、携行可搬性に優れるビーコン装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題は、以下に述べるビーコン装置によって解決されうる。
すなわち、充電式バッテリ電源を内蔵し携行可搬性を備えるビーコン装置であって、自船の動的情報に対する代用情報として、内蔵する衛星航法受信処理部から得られる刻々の位置情報に基づいて自船の位置、速度、針路を計算し出力する機能、自船の固有情報に対する代用情報として、内蔵する自船の船名、船種等、船舶固有の情報を出力する機能、近傍船舶からＡＩＳ通報を受信して空きスロットを探知する機能、前記代用情報をＡＩＳ所定の動的情報通報及び固有情報通報として構成し、前記空きスロットを通じて送信する機能、を含むすべての機能が電源スイッチ投入により自動的に開始され、以後恒常的に継続されることを特徴とする前記ビーコン装置、である。
【００１４】
通常のＡＩＳ装置では、自船の動的情報はジャイロ装置やログ装置等の計器類から得られる情報に基づいて構成されるが、このビーコン装置では、内蔵する衛星航法受信処理部から逐次得られる自船の位置情報に基づいて、速度、針路等を計算で求めて動的情報に代えている。これは、各種計器類を不要化して、計器類を装備していない小型船舶にもこのビーコン装置を搭載可能にするためである。また、固有情報は、本来は船名、船種等船舶固有の情報の他に、目的地、到着予定日時等の可変情報を含み、必要に応じて内容が更新されるが、このビーコン装置では、装置導入時にプリセットメモリに入力された当該船舶の船名、船種等の船舶固有の情報をもって固有情報に代えている。これは、情報更新操作を含む一切の操作を不要にするためである。このような本ビーコン装置の特性は、例えば航路標識等無人施設への搭載にも適するものである。
【００１５】
また、上記ビーコン装置では、近傍船舶から受信するＡＩＳ通報を空きスロット探知の目的のみに使用し、運用者への表示提供や警報等を一切行わない。通報の送信に関しては、ＡＩＳネットワークに逼迫を与えにくいＡＩＳクラスＢ装置と同等の通報率でＡＩＳ通報を構成し、ＡＩＳネットワークへ参加するための多元接続手順で求められるスロット時間に当該通報を送信する。なお、これらすべての動作は電源スイッチ投入により自動的に開始され、スイッチが切断されるかバッテリが消耗するまで継続される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のビーコン装置は、ＡＩＳクラスＢ装置とは異なり、電源の投入、切断以外の操作が不要で携行可搬性に優れ、人員が少なく供給電源容量の少ない小型船舶でも容易に搭載可能である。また、このビーコン装置が送信する通報は、従来の舶用ビーコン装置とは異なり、近傍船舶が搭載する標準的なＡＩＳ装置によって受信表示可能であるため、自らの存在を正確な位置、速度、針路及び固有情報と共に常時認識させることができるので、近傍の大型船舶等から自らが見えていないために起こりうる海難事故を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の最良の実施形態を、以下の実施例１により説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例に係るビーコン装置を示すブロック図である。図中の参照符号１はビーコン装置、２は送信回路、３、４は第１、第２の受信回路、５はＡＩＳ通報処理部、６は速度・針路計算処理部、７は固有情報管理処理部、８は衛星航法受信処理部、９は充電式バッテリ、１０は電源スイッチ、１１はプリセットメモリ、１２は電池、１３はインターフェイスである。このビーコン装置に関連する外部要素として、１４はＡＩＳ装置を搭載する複数の近傍船舶が構成するＡＩＳネットワーク、１５は航法衛星、１６は近傍の１隻以上のＡＩＳ装置搭載船舶である。図中、点線で囲った範囲は、充電式バッテリ９が電源を供給する範囲を示し、衛星航法受信処理部８にも同じ電源が供給される。ＡＩＳネットワーク１４からこのビーコン装置１の受信回路３、４によって受信される通報は、ＡＩＳ装置を搭載する近傍船舶１６が受信する場合と異なる扱いを受けるので、点線で示している。ＡＩＳネットワーク１４は複数の送受信者が参加するため、複数の出入りの矢印でそれを示している。
【００１９】
ＡＩＳ通報処理部５は、２つのＶＨＦチャネル受信回路３、４が受信した近傍船舶１６からのＡＩＳ通報を標準的なＡＩＳ通信手順に基づいて解釈し、各チャネルのスロット利用状態を把握し、ＡＩＳクラスＢ装置の標準的な通報率での送信に使用するチャネル及びスロットを決定する。また、速度・針路計算処理部６より動的情報に代わる速度、針路等の情報を、固有情報管理処理部７より固有情報に代わる搭載船舶固有の情報の入力を受けて、各々対応するＡＩＳ通報を形成し、該当するチャネル及びスロットの時間に送信回路２へ送って送信する。
【００２０】
なお、送受信に用いられる２つのチャネルはＡＩＳ１及びＡＩＳ２チャネルと呼ばれ、国際法又は国内法が定めるＡＩＳ装置に割当てられた周波数である。送受信変調方式は標準的なＡＩＳ装置が送受信可能なＧＭＳＫ／ＦＭ方式である。送信電力はＡＩＳ装置の国際規格が定める高出力、低出力２種のうち低出力を用いる。これは、スロット衝突時に標準的なＡＩＳ装置の通報（通常、高出力）が優先して受信されるようにすることで、本来ＡＩＳ装置のみが参加するＡＩＳネットワーク１４に不要な通信逼迫を与えないようにすると共に、充電式バッテリ９の消耗を抑えるためでもある。
【００２１】
ビーコン装置１の送信したＡＩＳ通報は、標準的なＡＩＳ装置を搭載する近傍船舶１６において受信可能であり、ＡＩＳ装置の送信通報同様に処理されて当該船舶の運用者に表示提供される。これによって、ビーコン装置１を搭載する船舶は、レーダ信号を利用した場合よりも高い確度で恒常的に近傍船舶に認識され得るので、安全性が大である。
【００２２】
ビーコン装置１の速度・針路計算処理部６は、衛星航法受信処理部８から逐次取得される、自らの位置情報の刻々の変位量から速度、針路を計算し、これらを本来の動的情報に代わる情報としてＡＩＳ通報処理部５へ供給する。こうしてビーコン装置１をジャイロ装置、ログ装置などの船舶搭載計器への接続を不要にして、これらの計器を持たない小型船舶や航路標識等にも搭載できるようにしている。
【００２３】
衛星航法受信処理部８はＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）装置のような標準的な航法衛星１５からの衛星航法信号を受信し、自らの位置を同定する計算を行い、この位置情報を出力する。又、１ＰＰＳ信号と呼ばれる精密な時刻同期信号を出力可能であるので、この同期信号を送信回路２及び受信回路３、４に供給して送受信の同期を確立している。
【００２４】
上記の動的情報に代わる情報は、速度、針路のほかにＡＩＳ装置標準規格の定める通報種別１８番「クラスＢ装置標準位置通報」を構成するに足るものとし、真方位は未使用とし、ＭＭＳＩ番号は所轄官庁より割り振られて、固有情報管理処理部７から供給されるものとする。
【００２５】
固有情報管理処理部７は、プリセットメモリ１１に保持されている当該船舶固有の情報を読み出して、前記の可変情報を含む固有情報に代わる情報を生成し、ＡＩＳ通報処理部４に供給する。
【００２６】
前記の固有情報に代わる情報は、船名、ＭＭＳＩ番号、船種、船舶の寸法のほかに、該動的情報を併せてＡＩＳ装置標準規格の定める通報種別１９番「クラスＢ装置拡張位置通報」（位置通報とあるが、位置通報に加えて固有情報を含む通報である）を構成するに足るものとする。ＭＭＳＩ番号は所轄官庁より割り振られるものである。
【００２７】
以上の動作に要する電源は充電式バッテリ９から供給される。これにより、ビーコン装置１は船舶電源等外部よりの電源供給を要せず、小型船舶のような電源供給力の乏しい環境でも利用可能であり、しかも可搬性に優れるため導入が容易である。
【００２８】
以上の機能は電源スイッチ１０が投入されると自動的に開始され、標準的なＡＩＳ装置類似の自律的継続的な通報送信を、電源スイッチが切断されるか充電式バッテリ９が消耗するまで、恒常的に継続する。したがって運用者は電源の投入、切断以外の操作が不要であえうから、人員が不足する場合や航路標識のような無人環境にも適合できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、船舶に搭載される航法装置に関するものであるから、漁業、海運業、造船業、航法装置製造業等多くの産業分野に関連し、これら各種産業の発達に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係るビーコン装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…ビーコン装置
２…送信回路
３、４…第１、第２受信回路
５…ＡＩＳ通報処理部
６…速度・針路計算処理部
７…固有情報管理処理部
８…衛星航法受信処理部
９…充電式バッテリ
１０…電源スイッチ
１１…プリセットメモリ
１２…メモリ保持用バッテリ
１３…入力インターフェイス
１４…ＡＩＳネットワーク
１５…航法衛星
１６…近傍船舶
【図１】
2005119333.tif 000003