(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体に与える推進力を発生する推進力発生手段と、前記船体を旋回させるための舵取り手段とを備えた船舶のための航走制御装置であって、
前記舵取り手段の転舵角を制御するために操船者が操作するための操作手段と、
前記船舶の航走時に得られるデータに基づいて、前記操作手段の操作量に対する前記舵取り手段の転舵角に関する制御情報を更新する制御手段とを含み、
前記制御手段が、
前記船舶の進行速度を測定する速度測定手段と、
前記船舶の進行速度と前記舵取り手段の転舵角と前記船舶の旋回挙動との間の関係を表す固有特性を取得する固有特性取得手段と、
前記固有特性取得手段によって取得された固有特性に基づき、前記船舶の進行速度と前記操作手段の操作量と前記船舶の旋回挙動との間の関係を表す操船特性が予め定める目標操船特性となるように、前記操作量に対する目標転舵角の関係を前記船舶の進行速度に応じて定めるための進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定する転舵角特性設定手段と、
この転舵角特性設定手段によって設定された進行速度−操作量−目標転舵角特性に従って、前記操作量に対応する前記舵取り手段の目標転舵角を前記速度測定手段によって測定される進行速度に応じて設定する目標転舵角設定手段とを含む、航走制御装置。
【請求項２】
前記固有特性取得手段が、
前記船舶のヨーレートを測定するヨーレート測定手段と、
このヨーレート測定手段によって測定されるヨーレートに基づいて、前記舵取り手段の転舵角に対するヨーレートのゲインを求めるゲイン演算手段と、
前記船舶の進行速度に対する前記ゲインの関係を表すゲイン特性を求めるゲイン特性演算手段とを含み、
前記転舵角特性設定手段は、前記ゲイン特性演算手段によって演算されたゲイン特性に基づいて、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定するものである、請求項１記載の航走制御装置。
【請求項３】
前記固有特性取得手段が、
前記船舶の進行速度に対する前記舵取り手段の転舵角履歴の関係を表す転舵角履歴特性を求める転舵角履歴特性演算手段を含み、
前記転舵角特性設定手段は、前記転舵角履歴特性演算手段によって演算された転舵角履歴特性に基づいて、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定するものである、請求項１記載の航走制御装置。
【請求項４】
前記転舵角履歴特性演算手段が、前記船舶の進行速度に対する前記舵取り手段の最大転舵角の関係を表す最大転舵角特性を求める最大転舵角特性演算手段を含む、請求項３記載の航走制御装置。
【請求項５】
前記転舵角特性設定手段は、前記船舶の進行速度に応じて、前記操作手段の最大操作量を、前記最大転舵角特性に従う前記最大転舵角に対応付ける手段を含む、請求項４記載の航走制御装置。
【請求項６】
前記目標操船特性を設定する目標操船特性設定手段をさらに含み、
前記転舵角特性設定手段は、前記目標操船特性設定手段によって設定される目標操船特性が得られるように、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定するものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の航走制御装置。
【請求項７】
前記目標操船特性を設定するための入力を受け付ける目標操船特性入力手段をさらに含み、
前記目標操船特性設定手段は、前記目標操船特性入力手段からの入力に応じて、前記目標操船特性を設定するものである、請求項６記載の航走制御装置。
【請求項８】
前記目標操船特性を複数個記憶することができる目標操船特性記憶手段をさらに含み、
前記目標操船特性入力手段は、前記目標操船特性記憶手段に記憶されている複数の目標操船特性のうちの一つを選択する選択手段を含む、請求項７記載の航走制御装置。
【請求項９】
前記転舵角特性設定手段は、前記目標操船特性記憶手段に記憶されている複数個の目標操船特性にそれぞれ対応する複数個の前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を記憶することができる転舵角特性記憶手段を含み、前記選択手段によって選択された目標操船特性に対応する進行速度−操作量−目標転舵角特性を前記転舵角特性記憶手段から読み出して設定するものである、請求項８記載の航走制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記推進力発生手段が最低推進力を発生しているときに前記制御情報を更新するものである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の航走制御装置。
【請求項１１】
更新の前後における制御情報の差分が閾値未満かどうかを判断する差分判断手段と、
この差分判断手段によって、前記差分が閾値以上であると判断されたときに、制御情報の更新を保留する更新保留手段とをさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の航走制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段による前記制御情報の更新の可否を操船者に問い合わせる問い合わせ手段をさらに含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の航走制御装置。
【請求項１３】
船舶の航走時に得られるデータの個数が予め定める個数条件を満たすかどうかを判断するデータ個数判断手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記データ個数判断手段によって前記個数条件が満たされると判断されることを条件に、制御情報を更新するものである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の航走制御装置。
【請求項１４】
制御情報が更新されたことを通知する更新通知手段をさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の航走制御装置。
【請求項１５】
船体と、
前記船体に与える推進力を発生する推進力発生手段と、
前記船体を旋回させるための舵取り手段と、
請求項１〜１４のいずれかに記載の航走制御装置とを含む、船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船体を旋回させるための舵取り機構を備えた船舶、およびこのような船舶のための航走制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クルーザやボートのようなレジャー用船舶に備えられる推進機の一例は、船尾（トランサム）に取り付けられる船外機である。船外機は、船外に設けられる推進ユニットを備えている。この推進ユニットに舵取り機構が付設される。推進ユニットは、駆動源としてのエンジンおよび推進力発生部材としてのプロペラを含む。舵取り機構は、推進ユニット全体を船体に対して水平方向に回動させる。舵取り機構を駆動して推進ユニットを回動させると、舵取り機構の転舵角（推進ユニットが発生する推進力の作用方向）が変化し、これに応答して船体が旋回する。
【０００３】
船内には、操船のための操作卓が設けられている。この操作卓には、たとえば、舵取り操作のためのステアリング操作部と、推進ユニットが発生する推進力を調整するためのスロットル操作部とが備えられている。ステアリング操作部は、たとえば、操船者によって操作される操作部材としてのステアリングホイールを備えている。このステアリングホイールは、ワイヤーまたは油圧機構を介して舵取り機構に機械的に結合されている。したがって、ステアリングホイールの操作によって舵取り機構を駆動させて転舵角を変更することができる。ただし、ステアリングホイールと舵取り機構とが機械的に結合されているので、ステアリングホイールの操作量と転舵角との関係は、船体の進行速度にかかわらず、一定である。
【０００４】
所定の進行速度における、転舵角のステップ変化と船舶の旋回速度（ヨーレート）との関係が、図１に表されている。転舵角のステップ変化を入力信号とし、ヨーレートを出力信号とした場合、それらの間の伝達関数Ｇ(s)は、次式（１）により、近似的に表すことができる。この伝達関数Ｇ(s)は、野本モデルと呼ばれる１次遅れ系のモデルを表している。
【０００５】
Ｇ(ｓ)＝Ｋ／(Ｔ・ｓ＋１)    ……（１）
ここで、ｓはラプラス演算子であり、Ｔは時定数である。そして、Ｋは、ゲインである。
図２に示すように、進行速度（エンジンの回転速度Ｎ（単位：ｒｐｍ）を代替指標にしてもよい。）が異なれば、同じ転舵角ステップ変化に対するヨーレートの応答が異なる。すなわち、進行速度に応じて、時定数ＴおよびゲインＫが変化する。ここで、時定数Ｔは、ゲインＫに比べると、進行速度による変化の度合いが小さいので、以下では、ゲインＫにだけ着目する。
【０００６】
ゲインＫは、船体の形状にもよるが、一般に、進行速度が上昇するほど（エンジン回転速度Ｎが上昇するほど）、大きくなる。そのため、高速航走時（たとえば外洋での航走時）では、低速航走時（たとえば桟橋付近での徐行時）に比べて、転舵角を同じように変化させても、得られるヨーレートが高くなる。
そのため、転舵角を一定量変化させた場合、低速航走時では、高速航走時に比べて、得られるヨーレートが低いので、船体は鈍く旋回する。操船者は、低速航走時に船体を鋭く旋回させたい場合には、ステアリングホイールを意識的に大きく操作して転舵角を大きくしなければならない。一方、高速航走時では、低速航走時に比べて、得られるヨーレートが高いので、船体は鋭く旋回する。そのため、高速航走時のステアリングホイールの操作量を低速航走時と同じにすると、操船者が意図するよりも速く船体が旋回する可能性がある。操船者は、高速航走時に船体をわずかに旋回させたい場合には、ステアリングホイールを意識的に小さく操作して転舵角を小さくしなければならない。
【０００７】
このように、転舵角とヨーレートとの関係が進行速度によって異なるので、操作量とヨーレートとの関係も進行速度に応じて異なることとなる。そのため、操船者には、進行速度によって異なるステアリング操作を意識的に行うという高い操船技術が要求されることになる。
そこで、低速航走時では転舵角が比較的大きく変化してヨーレートを高め、高速航走時では転舵角が比較的小さく変化してヨーレートを低くすることができれば、進行速度に応じたステアリング操作を意識する必要がなくなる。これにより、習熟度の低い操船者にでも適切なステアリング操作が容易に行える。しかし、前述したようにステアリングホイールが舵取り機構に機械的に結合された構成では、ステアリングホイールの操作量と転舵角との関係を、船体の進行速度に応じて変更することはできない。
【０００８】
下記特許文献１〜３では、船舶のための電動ステアリング装置が提案されている。電動ステアリング装置は、ステアリングホイールの操作量をポテンショメータなどで検出し、検出された操作量に応じて目標転舵角を演算して、この目標転舵角に応じて舵取り機構を駆動させる。この構成であれば、ステアリングホイールの操作量と転舵角との関係を、進行速度に応じて変更することができる。そのため、操作量と目標転舵角との関係を進行速度に応じて適切に設定することによって、進行速度に対する操作量とヨーレートとの関係（操船特性）を改善できると考えられる。また、下記特許文献３では、操作量と目標転舵角との関係を定める特性を予め用意しておき、この特性に航走状態を加味して目標転舵角を算出することが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１４３２号公報
【特許文献２】特開２００７−６２６７８号公報
【特許文献３】特開２００７−６２６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
推進ユニットと舵取り機構と船体との組み合わせは、ボートビルダーや使用者によって任意に選択可能である。したがって、転舵角と旋回挙動との関係は、個々の船舶に応じて異なる。それゆえ、前記特許文献３の発明の実施に際しては、個々の船舶に対して適切な特性を予め準備する必要がある。
しかし、推進ユニットと舵取り機構と船体との組み合わせは無数にあるから、すべての組み合わせに対して最適な特性を予め個別に用意することは現実的ではない。
【００１０】
しかも、乗員数や積荷（積載重量）の多少によっても、転舵角と旋回挙動との関係が変動する。このような場合にまで個別に対応する最適特性を予め準備することは実際上不可能である。
この発明の目的は、操作量に対する目標転舵角の関係を定める特性を予め準備することなく、操船特性を確実に改善できる航走制御装置を提供することである。
【００１１】
また、この発明の他の目的は、このような航走制御装置を備えた船舶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、この発明は、船体に与える推進力を発生する推進力発生手段と、前記船体を旋回させるための舵取り手段とを備えた船舶のための航走制御装置であって、前記舵取り手段の転舵角を制御するために操船者が操作するための操作手段と、前記船舶の航走時に得られるデータに基づいて、前記操作手段の操作量に対する前記舵取り手段の転舵角に関する制御情報を更新する制御手段とを含む、航走制御装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、推進力発生手段および舵取り手段を船体に組み付けて船舶を実際に航走させる際にデータが収集される。このデータに基づいて、操作量に対する転舵角に関する制御情報が更新される。すなわち、実際の航走時に船舶固有の特性が学習され、その学習結果に基づいて、操作量に応じた転舵角の制御が行われる。これにより、操作量に対する目標転舵角の関係を定める特性を予め準備しておかなくても、船舶個々の特性の相違に対応して、操船特性を確実に改善できる。
【００１４】
また、この発明では、前記制御手段は、前記船舶の進行速度を測定する速度測定手段と、前記船舶の進行速度と前記舵取り手段の転舵角と前記船舶の旋回挙動との間の関係を表す固有特性を取得する固有特性取得手段と、前記固有特性取得手段によって取得された固有特性に基づき、前記船舶の進行速度と前記操作手段の操作量と前記船舶の旋回挙動との間の関係を表す操船特性が予め定める目標操船特性となるように、前記操作量に対する目標転舵角の関係を前記船舶の進行速度に応じて定めるための進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定する転舵角特性設定手段と、この転舵角特性設定手段によって設定された進行速度−操作量−目標転舵角特性に従って、前記操作量に対応する前記舵取り手段の目標転舵角を前記速度測定手段によって測定される進行速度に応じて設定する目標転舵角設定手段とを含む。
【００１５】
固有特性取得手段によって取得される進行速度と転舵角と旋回挙動との間の関係（固有特性）は、個々の船舶に固有の特性である。すなわち、固有特性取得手段によって、船舶の実際の特性が取得（学習）される。この固有特性を用いて、目標操船特性が得られるように、進行速度−操作量−目標転舵角特性が定められる。目標転舵角設定手段は、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性に従って、操作量に対応する目標転舵角を進行速度に応じて定める。この目標転舵角に従って舵取り手段が駆動されることにより、目標操船特性を得ることができる。
【００１６】
推進力発生手段と舵取り手段と船体との組み合わせは、ボートビルダーや使用者が任意に選択するので、任意の組み合わせに最適な進行速度−操作量−目標転舵角特性を事前に作り込むことは困難である。そこで、この発明では、船舶の実際の航走状態で特性測定を行い、その測定結果に基づいて進行速度−操作量−目標転舵角特性を適切にチューニングすることによって、確実に目標操船特性を実現できる。
【００１７】
このように操作量に対する目標転舵角の関係を進行速度に応じて変化させるためには、舵取り手段は、操作手段と電気的に結合されていることが好ましい。すなわち、操作手段の操作が機械的に舵取り手段に伝達されるのではなく、操作手段の操作量に応じて電気的に駆動されるアクチュエータが舵取り手段に備えられていることが好ましい。
推進力発生手段がエンジンを含む場合、速度測定手段は、エンジン回転速度を測定するエンジン回転速度測定手段を含んでいてもよい。船舶の進行速度はエンジンの回転速度に依存するから、エンジンの回転速度を測定することにより、船舶の進行速度を間接的に測定することができる。
【００１８】
前記固有特性取得手段は、前記船舶のヨーレートを測定するヨーレート測定手段と、このヨーレート測定手段によって測定されるヨーレートに基づいて、前記舵取り手段の転舵角に対するヨーレートのゲインを求めるゲイン演算手段と、前記船舶の進行速度に対する前記ゲインの関係を表すゲイン特性を求めるゲイン特性演算手段とを含むものであってもよい。この場合に、前記転舵角特性設定手段は、前記ゲイン特性演算手段によって演算されたゲイン特性に基づいて、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定するものであってもよい。
【００１９】
この構成によれば、固有特性取得手段は、転舵角に対するヨーレートのゲインを求めることにより、船舶の旋回挙動に関する固有特性としてのゲイン特性を取得することができる。このゲイン特性は、進行速度に対するヨーレートゲインの関係を表しているので、このゲイン特性を用いることによって、船舶の固有特性に基づいた進行速度−操作量−目標転舵角特性を適切に設定することができる。
【００２０】
目標操船特性は、この場合、船舶の進行速度および操作手段の操作量に対する目標ヨーレートゲインを定めた特性であってもよい。
また、前記固有特性取得手段は、前記船舶の進行速度に対する前記舵取り手段の転舵角履歴の関係を表す転舵角履歴特性を求める転舵角履歴特性演算手段を含むものであってもよい。この場合に、前記転舵角特性設定手段は、前記転舵角履歴特性演算手段によって演算された転舵角履歴特性に基づいて、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定するものであってもよい。
【００２１】
船舶の航走中において、操船者は、船舶が所望の旋回挙動（たとえばヨーレート）を示すように操作手段を操作する。したがって、たとえば、船舶の進行速度によらずに一定のヨーレートでの旋回が望まれているとすると、進行速度と転舵角履歴との関係は、船舶の進行速度に応じた船舶固有の旋回特性（転舵角とヨーレートとの関係）を間接的に表すことになる。すなわち、転舵角履歴特性を求めることにより、船舶の固有特性を間接的に取得することができる。そこで、転舵角履歴特性に基づいて、目標操船特性に対応した進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定することができる。
【００２２】
前記転舵角履歴特性演算手段は、前記船舶の進行速度に対する前記舵取り手段の最大転舵角の関係を表す最大転舵角特性を求める最大転舵角特性演算手段を含むものであることが好ましい。
船舶の航走中、操船者は、さまざまな進行速度において所望の旋回挙動（たとえばヨーレート）が得られるように操作手段を操作する。したがって、さまざまな進行速度における最大転舵角は、各進行速度において所望の旋回挙動を得るために操船者が操作手段を操作した結果である。そのため、最大転舵角特性は、操船者が望む旋回挙動特性によく合致すると考えられる。したがって、最大転舵角特性を用いることにより、目標操船特性に対応した進行速度−操作量−目標転舵角特性を適正に設定することができる。
【００２３】
また、前記転舵角特性設定手段は、前記船舶の進行速度に応じて、前記操作手段の最大操作量を、前記最大転舵角特性に従う前記最大転舵角に対応付ける手段を含むことが好ましい。
この構成によれば、さまざまな進行速度における最大転舵角に対して操作手段の最大操作量が対応付けられる。その結果、いずれの進行速度においても、操作手段を最大操作量まで操作することで、所望の旋回挙動を得ることができる。こうして、所望の操船特性（目標操船特性）を得ることができる。
【００２４】
この場合の目標操船特性とは、任意の進行速度において、最大操作量で所望の旋回挙動が得られる特性である。
前記航走制御装置は、前記目標操船特性を設定する目標操船特性設定手段をさらに含むものであってもよい。この場合に、前記転舵角特性設定手段は、前記目標操船特性設定手段によって設定される目標操船特性が得られるように、前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を設定するものであってもよい。
【００２５】
この構成によれば、船舶の進行速度および操作手段の操作量に対する旋回挙動の関係を定める目標操船特性が目標操船特性設定手段によって設定され、その目標操船特性が得られるように、船舶の固有特性に基づいて、進行速度−操作量−目標転舵角特性が定められる。
目標操船特性を適切に定めることにより、船舶の進行速度および操作手段の操作量と旋回挙動との関係を、操船者のフィーリングに適合させることができる。その結果、操船性能を著しく改善することができ、高速航走時や低速航走時などでの操作手段の操作を容易にすることができる。したがって、高度な操船技術を有していない操船者であっても、進行速度によらずに適切に船舶の挙動を制御することができる。
【００２６】
具体的には、たとえば、転舵角と旋回挙動との関係が進行速度によって異なる場合には、前記目標操船特性を、操作手段の操作量に対する旋回挙動の関係が船体の進行速度にかかわらず一定となるように設定しておくとよい。これにより、いずれの速度域においても、操作手段の操作量と旋回挙動との対応関係が、操船者にとって直感的に分かり易くなる。したがって、熟練していない操船者にとっても、操船が容易になる。
【００２７】
また、低速度域において操作手段の操作量に対する船体の旋回量が大きく、高速度域において操作手段の操作量に対する船体の旋回量が少なくなるように、操作量に対応する目標転舵角を設定することもできる。これによって、低速度域では操作手段のわずかな操作量で船体を鋭く旋回させることができ、高速度域では操作手段の操作が未熟であっても船体を滑らかに旋回させることができる。
【００２８】
前記目標操船特性設定手段は、前記操作手段の操作量に対する前記船舶のヨーレートの目標ゲインを定める目標ゲイン設定手段を含むものであることが好ましい。前記目標ゲイン設定手段は、前記目標ゲインを前記船舶の進行速度に応じて（変動するように）定めるものであってもよい。
また、前記目標操船特性設定手段は、前記操作手段の最大操作量を設定する最大操作量設定手段を含むものであってもよい。前記最大操作量設定手段は、前記操作手段の最大操作量を前記船舶の進行速度に応じて（変動するように）設定するものであってもよい。この場合の最大操作量とは、最大転舵角に対応付けられる操作量のことである。すなわち、操作手段を最大操作量まで操作することによって、進行速度に応じた最大転舵角まで転舵することができる。最大操作量は、操作手段の上限操作量よりも小さく設定することもできる。この場合には、上限操作量まで操作しなくとも、所望の旋回挙動を得ることができる。
【００２９】
前記航走制御装置は、前記目標操船特性を設定するための入力を受け付ける目標操船特性入力手段をさらに含んでいてもよい。この場合に、前記目標操船特性設定手段は、前記目標操船特性入力手段からの入力に応じて、前記目標操船特性を設定するものであってもよい。
この構成によれば、目標特性入力手段から所望の目標操船特性を設定することができる。そのため、個々の操船者の好み等に応じて、目標操船特性を設定することができる。これにより、操船特性を操船者のフィーリングに一層近づけることができ、習熟度の低い操船者にとっても船舶の操船が容易になる。
【００３０】
また、前記航走制御装置は、前記目標操船特性を複数個記憶することができる目標操船特性記憶手段をさらに含んでいてもよい。この場合に、前記目標操船特性入力手段は、前記目標操船特性記憶手段に記憶されている複数の目標操船特性のうちの一つを選択する選択手段を含むことが好ましい。この構成によれば、記憶された複数個の目標操船特性の中から一つを選択することにより、目標操船特性の設定が容易になる。
【００３１】
前記転舵角特性設定手段は、前記目標操船特性記憶手段に記憶されている複数個の目標操船特性にそれぞれ対応する複数個の前記進行速度−操作量−目標転舵角特性を記憶することができる転舵角特性記憶手段を含み、前記選択手段によって選択された目標操船特性に対応する進行速度−操作量−目標転舵角特性を前記転舵角特性記憶手段から読み出して設定するものであることが好ましい。この構成によれば、進行速度−操作量−目標転舵角特性の算出を省くことができるので、演算装置の演算負荷を軽減できる。
【００３２】
前記制御手段は、前記推進力発生手段が最低推進力を発生しているときに前記制御情報を更新するものであることが好ましい。この構成によれば、推進力発生手段が最低推進力を発生しているときに制御情報が更新されるので、操船者は、更新された制御情報に円滑に適応することができ、違和感がない。
また、前記航走制御装置は、更新の前後における制御情報の差分が閾値未満かどうかを判断する差分判断手段と、この差分判断手段によって、前記差分が閾値以上であると判断されたときに、制御情報の更新を保留する更新保留手段とをさらに含むことが好ましい。この構成により、更新の前後における制御情報の差分が大きいときに、制御情報の更新を保留できるので、操船特性が大きく変化することによる違和感を抑制できる。たとえば、制御情報の差分が大きいときには、操船者に対する問い合わせを行い、更新後の制御情報の採否を操船者に委ねる構成とすることもできる。
【００３３】
前記差分判断手段は、たとえば、前記固有特性取得手段によって取得される固有特性の変動差分が所定の閾値未満かどうかを判断するものであってもよい。
前記航走制御装置は、前記制御手段による前記制御情報の更新の可否を操船者に問い合わせる問い合わせ手段をさらに含んでいてもよい。この構成によれば、制御情報の更新の可否が操船者に問い合わされるので、操船者は、前述した船舶の特性が変化したことを把握でき、また、制御情報を更新するか否かを選択することができる。
【００３４】
前記航走制御装置は、船舶の航走時に得られるデータの個数が予め定める個数条件を満たすかどうかを判断するデータ個数判断手段をさらに含んでいてもよい。この場合に、前記制御手段は、前記データ個数判断手段によって前記個数条件が満たされると判断されることを条件に、制御情報を更新するものであることが好ましい。この構成によれば、データが充分に収集されるまで制御情報が更新されないので、更新後の制御情報は高い信頼性を有することができる。
【００３５】
また、前記航走制御装置は、制御情報が更新されたことを通知する更新通知手段をさらに含むことが好ましい。これにより、制御情報の更新によって船舶の特性が変化するときには、そのことを操船者に通知できる。これにより、特性変化に起因する違和感を緩和できる。
この発明は、また、船体と、前記船体に与える推進力を発生する推進力発生手段と、前記船体を旋回させるための舵取り手段と、前述の航走制御装置とを含む、船舶を提供する。この構成により、操船特性が改善された船舶を実現できる。
【００３６】
なお、船舶は、クルーザ、釣り船、ウォータージェット、水上滑走艇（watercraft）のような比較的小型のものであってもよい。
また、前記推進力発生手段は、船外機（アウトボードモータ）、船内外機（スターンドライブ。インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）、ウォータージェットドライブのいずれの形態であってもよい。船外機は、原動機（エンジン）および推進力発生部材（プロペラ）を含む推進ユニットを船外に有し、さらに、推進ユニット全体を船体に対して水平方向に回動させる舵取り機構が付設されたものである。船内外機は、原動機が船内に配置され、推進力発生部材および舵切り機構を含むドライブユニットが船外に配置されたものである。船内機は、原動機およびドライブユニットがいずれも船体に内蔵され、ドライブユニットからプロペラシャフトが船外に延び出た形態を有する。この場合、舵取り機構は別途設けられる。ウォータージェットドライブは、船底から吸い込んだ水をポンプで加速し、船尾の噴射ノズルから噴射することで推進力を得るものである。この場合、舵取り機構は、噴射ノズルと、この噴射ノズルを水平面に沿って回動させる機構とで構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図３は、この発明の一実施形態に係る船舶１の構成を説明するための概念図である。この船舶１は、クルーザやボートのような比較的小型の船舶である。この船舶１は、船体２と、この船体２の船尾（トランサム）３に取り付けられた推進力発生手段としての船外機１０とを備えている。この船外機１０は、船体２の船尾３および船首４を通る中心線５上に取り付けられている。船外機１０には、電子制御ユニット１１（以下、「船外機ＥＣＵ１１」という。）が内蔵されている。
【００３８】
船体２には、操船のための操作卓６が設けられている。操作卓６には、たとえば、舵取り制御のためのステアリング操作部７と、船外機１０の出力を操作するためのスロットル操作部８と、目標特性入力部９（目標操船特性入力手段、目標特性変更入力手段）とが備えられている。ステアリング操作部７は、操船者に操作される舵取り操作部材（操作手段）として回転自在に設けられるステアリングホイール７ａと、このステアリングホイール７ａの操作量（操作角）を検出するポテンショメータ等の操作角検出部７ｂとを備えている。また、スロットル操作部８は、スロットル操作部材としてのリモコンレバー（スロットルレバー）８ａと、このリモコンレバー８ａの位置を検出するポテンショメータ等のレバー位置検出部８ｂとを備えている。目標特性入力部９は、船舶１の進行速度とステアリングホイール７ａの操作角と船舶１の旋回挙動（ヨーレート）と間の関係である操船特性に関する目標特性（目標操船特性）の設定入力を行うためのものである。
【００３９】
操作卓６に備えられた操作部７，８の操作量を表す入力信号および目標特性入力部９からの入力信号は、電気信号として航走制御装置２０に入力されるようになっている。これらの電気信号は、たとえば、船体２内に配置されたＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク。以下「船内ＬＡＮ」という。）を介して、操作卓６から航走制御装置２０へと伝送されるようになっている。航走制御装置２０は、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、推進力を制御する推進力制御装置としての機能と、舵取り制御のための転舵制御装置としての機能とを有している。
【００４０】
航走制御装置２０は、さらに、船外機ＥＣＵ１１との間で前記船内ＬＡＮを介して通信を行う。より具体的には、航走制御装置２０は、船外機ＥＣＵ１１から、船外機１０に備えられたエンジンの回転速度（回転数）と、船外機１０の向きである転舵角と、エンジンのスロットル開度と、船外機１０のシフト位置（前進、ニュートラル、後進）とを取得する。なお、エンジン回転速度は、船舶１の進行速度に対応しているので、以下では、エンジン回転速度を進行速度と同義なものとして扱う。
【００４１】
また、船体２には、船舶１の旋回速度（ヨーレート）を検出するためのヨーレートセンサ１２（ヨーレート測定手段）が備えられている。航走制御装置２０には、ヨーレートセンサ１２が出力するヨーレートに関する信号が、電気信号として、前記船内ＬＡＮを介して入力されるようになっている。ヨーレートセンサの他にも、ＧＰＳセンサや方位角センサを利用してヨーレート測定手段を構成することができる。
【００４２】
航走制御装置２０は、船外機ＥＣＵ１１に対して、目標転舵角、目標スロットル開度、目標シフト位置（前進、ニュートラル、後進）、目標トリム角などを表すデータを与えるようになっている。
航走制御装置２０は、ステアリングホイール７ａの操作角に応じて、船外機１０の目標転舵角を設定する。また、航走制御装置２０は、リモコンレバー８ａの操作量および操作方向（すなわち、レバー位置）に応じて、船外機１０に対する目標スロットル開度および目標シフト位置を定める。リモコンレバー８ａは、前方および後方へと傾倒させることができるようになっている。操船者がリモコンレバー８ａを中立位置から前方へ一定量だけ倒すと、航走制御装置２０は、船外機１０の目標シフト位置を前進位置とする。操船者がリモコンレバー８ａをさらに前方に倒していくと、航走制御装置２０は、その操作量に応じて、船外機１０の目標スロットル開度を設定する。一方、操船者がリモコンレバー８ａを後方に一定量だけ倒すと、航走制御装置２０は、船外機１０の目標シフト位置を後進位置とする。操船者がリモコンレバー８ａをさらに後方に倒していくと、航走制御装置２０は、その操作量に応じて、船外機１０の目標スロットル開度を設定する。
【００４３】
図４は、船外機１０の構成を説明するための図解的な断面図である。船外機１０は、推進機としての推進ユニット３０と、この推進ユニット３０を船体２に取り付ける取り付け機構３１とを有している。取り付け機構３１は、船体２の後尾板に着脱自在に固定されるクランプブラケット３２と、このクランプブラケット３２に水平回動軸としてのチルト軸３３を中心に回動自在に結合されたスイベルブラケット３４とを備えている。推進ユニット３０は、スイベルブラケット３４に、転舵軸３５まわりに回動自在に取り付けられている。これにより、推進ユニット３０を転舵軸３５まわりに回動させることによって、転舵角（船体２の中心線５に対して推進力の方向がなす方位角）を変化させることができる。また、スイベルブラケット３４をチルト軸３３まわりに回動させることによって、推進ユニット３０のトリム角（水平面に対して推進力の方向がなす角）を変化させることができる。
【００４４】
推進ユニット３０のハウジングは、トップカウリング３６とアッパケース３７とロアケース３８とで構成されている。トップカウリング３６内には、駆動源となるエンジン３９がそのクランク軸の軸線が上下方向となるように設置されている。エンジン３９のクランク軸下端に連結される動力伝達用のドライブシャフト４１は、上下方向にアッパケース３７内を通ってロアケース３８内にまで延びている。
【００４５】
ロアケース３８の下部後側には、推進力発生部材となるプロペラ４０が回転自在に装着されている。ロアケース３８内には、プロペラ４０の回転軸であるプロペラシャフト４２が水平方向に通されている。このプロペラシャフト４２には、ドライブシャフト４１の回転が、クラッチ機構としてのシフト機構４３を介して伝達されるようになっている。
シフト機構４３は、ドライブシャフト４１の下端に固定されたベベルギヤからなる駆動ギヤ４３ａと、プロペラシャフト４２上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる前進ギヤ４３ｂと、同じくプロペラシャフト４２上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる後進ギヤ４３ｃと、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃの間に配置されたドッグクラッチ４３ｄとを有している。
【００４６】
前進ギヤ４３ｂは前方側から駆動ギヤ４３ａに噛合しており、後進ギヤ４３ｃは後方側から駆動ギヤ４３ａに噛合している。そのため、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃは互いに反対方向に回転されることになる。
一方、ドッグクラッチ４３ｄは、プロペラシャフト４２にスプライン結合されている。すなわち、ドッグクラッチ４３ｄは、プロペラシャフト４２に対してその軸方向に摺動自在であるが、プロペラシャフト４２に対する相対回動はできず、このプロペラシャフト４２とともに回転する。
【００４７】
ドッグクラッチ４３ｄは、ドライブシャフト４１と平行に上下方向に延びるシフトロッド４４の軸周りの回動によって、プロペラシャフト４２上で摺動される。これにより、ドッグクラッチ４３ｄは、前進ギヤ４３ｂと結合した前進位置と、後進ギヤ４３ｃと結合した後進位置と、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃのいずれとも結合されないニュートラル位置とのいずれかのシフト位置に制御される。
【００４８】
ドッグクラッチ４３ｄが前進位置にあるとき、前進ギヤ４３ｂの回転がドッグクラッチ４３ｄを介して実質的に滑りのない状態でプロペラシャフト４２に伝達される。これにより、プロペラ４０は、一方向（前進方向）に回転し、船体２を前進させる方向の推進力を発生する。一方、ドッグクラッチ４３ｄが後進位置にあるとき、後進ギヤ４３ｃの回転がドッグクラッチ４３ｄを介して実質的に滑りのない状態でプロペラシャフト４２に伝達される。後進ギヤ４３ｃは、前進ギヤ４３ｂとは反対方向に回転するため、プロペラ４０は、反対方向（後進方向）に回転し、船体２を後進させる方向の推進力を発生する。ドッグクラッチ４３ｄがニュートラル位置にあるとき、ドライブシャフト４１の回転はプロペラシャフト４２に伝達されない。すなわち、エンジン３９とプロペラ４０との間の駆動力伝達経路が遮断されるので、いずれの方向の推進力も生じない。
【００４９】
船外機１０に変速機は備えられておらず、ドッグクラッチ４３ｄが前進位置または後進位置にあるときに、エンジン３９の回転速度に応じてプロペラ４０が回転する。
エンジン３９に関連して、このエンジン３９を始動させるためのスタータモータ４５が配置されている。スタータモータ４５は、船外機ＥＣＵ１１によって制御される。また、エンジン３９のスロットルバルブ４６を作動させてスロットル開度を変化させ、エンジン３９の吸入空気量を変化させるためのスロットルアクチュエータ５１が備えられている。このスロットルアクチュエータ５１は、電動モータからなっていてもよい。このスロットルアクチュエータ５１は、スロットルバルブ４６とともに電動スロットル５５を構成している。
【００５０】
スロットルアクチュエータ５１の動作は、船外機ＥＣＵ１１によって制御される。また、スロットルバルブ４６の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ５７によって検出されるようになっており、その出力は、船外機ＥＣＵ１１に与えられるようになっている。エンジン３９には、さらに、クランク軸の回転を検出することによってエンジン３９の回転速度Ｎを検出するためのエンジン回転検出部４８（速度測定手段、エンジン回転速度測定手段）が備えられている。なお、エンジン回転検出部４８は、航走制御装置２０に含まれていてもよい。
【００５１】
また、シフトロッド４４に関連して、ドッグクラッチ４３ｄのシフト位置を変化させるためのシフトアクチュエータ５２（クラッチ作動装置）が設けられている。このシフトアクチュエータ５２は、たとえば、電動モータからなり、船外機ＥＣＵ１１によって動作制御される。また、エンジン３９には、ドッグクラッチ４３ｄのシフト位置を検出するためのシフト位置センサ５８が設けられている。シフト位置センサ５８が検出したシフト位置は、船外機ＥＣＵ１１に与えられる。
【００５２】
また、クランプブラケット３２とスイベルブラケット３４との間には、たとえば液圧シリンダを含み、船外機ＥＣＵ１１によって制御されるトリムアクチュエータ（チルトトリムアクチュエータ）５４が設けられている。このトリムアクチュエータ５４は、チルト軸３３まわりにスイベルブラケット３４を回動させることにより、推進ユニット３０をチルト軸３３まわりに回動させる。これにより、推進ユニット３０のトリム角が変化する。
【００５３】
また、推進ユニット３０に固定された転舵ロッド４７には、たとえば、船外機ＥＣＵ１１によって制御される転舵アクチュエータ５３が結合されている。
図５は、転舵アクチュエータ５３の構成図である。
転舵アクチュエータ５３は、フレーム２１と、フレーム２１に支持されるＤＤ（Direct Drive）型の電動モータ２２とを含んでいる。フレーム２１は、船体２の後尾板に対して平行に延びるネジ棒２３と、ネジ棒２３の両端を船体２の後尾板に固定するための１対の支持部材２４とを含んでいる。電動モータ２２は、ネジ棒２３に装着されており、ネジ棒２３に沿ってスライド移動する。より具体的には、ネジ棒２３にボールナットが螺合しており、このボールナットに電動モータ２２のロータが結合されている。電動モータ２２を駆動して、そのロータを回転させると、ボールナットがネジ棒２３の周りで回転する。これにより、ボールナットはネジ棒２３の長手方向にスライド移動し、これに伴って、電動モータ２２がネジ棒２３に沿ってスライドすることになる。
【００５４】
また、電動モータ２２は、連結ブラケット２５を介して転舵ロッド４７に連結されている。そのため、船外機ＥＣＵ１１は、電動モータ２２を、ネジ棒２３に沿って、目標転舵角に応じた距離だけスライド移動させることにより、船外機１０（推進ユニット３０）を転舵軸３５まわりに目標転舵角だけ回動させることができ、舵取り操作を行うことができる。このように、転舵アクチュエータ５３、転舵ロッド４７および転舵軸３５を含む電動の舵取り機構５０（舵取り手段）が形成されている。この舵取り機構５０には、転舵角を検出するための転舵角センサ４９が備えられている（図４参照）。
【００５５】
なお、転舵アクチュエータ５３としては、前述の構成のほかにも、たとえば、電動ポンプを油圧発生源とする油圧シリンダを用いて船外機１０を回動させる構成を採用することもできる。
図６は、前記船舶１の航走制御に関する構成を説明するためのブロック図である。航走制御装置２０は、スロットル制御部２６と、シフト制御部２７と、転舵制御部２８（制御手段）と、トリム角制御部２９とを備えている。スロットル制御部２６は、スロットルアクチュエータ５１を制御するための目標スロットル開度指令値を発生する。シフト制御部２７は、シフトアクチュエータ５２を制御するための目標シフト位置指令値を発生する。転舵制御部２８は、転舵アクチュエータ５３を制御するための目標転舵角指令値を生成する。トリム角制御部２９は、トリムアクチュエータ５４を制御するための目標トリム角指令値を生成する。これらの制御部２６〜２９の機能は、航走制御装置２０に備えられたマイクロコンピュータが所定のソフトウェア処理を実行することによって実現されるようになっていてもよい。
【００５６】
制御部２６〜２９が生成する各指令値は、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）１６を介して、船外機ＥＣＵ１１に与えられる。船外機ＥＣＵ１１は、与えられた指令信号に基づいて、アクチュエータ５１〜５４を制御する。
船外機ＥＣＵ１１は、エンジン回転検出部４８によって検出されるエンジン回転速度Ｎと、転舵角センサ４９によって検出される転舵角Ｒとを、インタフェース部１６を介して、航走制御装置２０に与える。エンジン回転速度Ｎおよび転舵角Ｒは、スロットル制御部２６および転舵制御部２８の両方に与えられる。また、図示されていないが、スロットル開度センサ５７によって検出されるスロットル開度と、シフト位置センサ５８によって検出されるシフト位置とが、スロットル制御部２６および転舵制御部２８の両方に与えられる。
【００５７】
一方、航走制御装置２０には、ステアリング操作部７、スロットル操作部８およびヨーレートセンサ１２からの信号が、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）１７を介して入力されるようになっている。図示されていないが、目標特性入力部９の信号も、航走制御装置２０に入力される。ステアリング操作部７からの入力信号は、目標転舵角を算出するために転舵制御部２８に入力される。また、スロットル操作部８からの入力信号は、目標推進力の大きさを表す信号がスロットル制御部２６に入力されるほか、推進力の方向を表す信号がシフト制御部２７に入力されるようになっている。ヨーレートセンサ１２が検出するヨーレートは、転舵制御部２８に入力される。
【００５８】
シフト制御部２７には、スロットル制御部２６からの間欠シフト指令信号も与えられるようになっている。間欠シフト指令信号は、目標推進力に対応するエンジン回転速度がエンジン３９のアイドリング回転速度（下限回転速度。たとえば、７００rpm）よりも低い場合に、ドッグクラッチ４３ｄを前進位置または後進位置とニュートラル位置との間で交互に切り換える間欠シフト動作を行わせるための信号である。この間欠シフト動作により、アイドリング回転速度よりも低いエンジン回転速度に対応した推進力の発生が可能になる。
【００５９】
図７は、転舵制御部２８をさらに詳しく説明するためのブロック図である。転舵制御部２８は、目標転舵角算出モジュール６１と、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２と、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３と、ゲイン算出部６９と、データ収集処理部６４と、定速航行判定部６５とを備えている。目標転舵角算出モジュール６１は、ステアリングホイール７ａの操作角に対応する目標転舵角をエンジン回転速度に応じて算出する目標転舵角設定手段として機能する。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性のマップを算出する転舵角特性設定手段として機能する。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性とは、エンジン回転速度Ｎと操作角Ｓと目標転舵角Ｒとの間の関係を表す特性であり、各エンジン回転速度における操作角に対する目標転舵角に関する制御情報である。Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、エンジン回転速度Ｎと転舵角に対する旋回挙動（ヨーレート）のゲインＫとの実際の関係を示すエンジン回転速度Ｎ−ゲインＫ特性（ゲイン特性。以下、「Ｎ−Ｋ特性」という。）のテーブルを算出するゲイン特性演算手段として機能する。Ｎ−Ｋ特性は、個々の船舶固有の特性（固有特性）である。ゲイン算出部６９は、測定されたヨーレートに基づいて転舵角に対するゲインを算出するゲイン演算手段として機能する。データ収集処理部６４は、Ｎ−Ｋ特性の算出のために、ヨーレートセンサ１２および船外機ＥＣＵ１１から、ヨーレート、エンジン回転速度および転舵角の実データを収集する。定速航行判定部６５は、船外機ＥＣＵ１１から、スロットル開度、シフト位置およびエンジン回転速度の実データを得て、船舶１が定速航行状態であるかどうかを判定する定速航行判定手段である。
【００６０】
転舵制御部２８に備えられたメモリ内には、ゲインとエンジン回転速度とのデータを学習データとして記憶する記憶部６０が確保されている。ここでいう、ゲインとは、収集されたヨーレート、エンジン回転速度および転舵角の実データから算出されたゲインである。転舵制御部２８は、さらに、リセット処理モジュール６６と、目標特性設定モジュール６７（目標操船特性設定手段、目標ゲイン設定手段、目標特性ライン更新手段）とを備えている。リセット処理モジュール６６は、記憶部６０に記憶された学習データをリセットするためのものである。目標特性設定モジュール６７は、Ｎ−Ｋ特性の目標特性（目標操船特性。エンジン回転速度および操作角に対する目標ゲインを定めた特性であり、以下、「目標Ｎ−Ｋ特性」という。）のテーブルを設定するためのものである。また、転舵制御部２８は、さらに、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性が変更されたときに目標転舵角の急変に伴う旋回挙動の急変を抑制するための１次遅れフィルタ６８を備えている。この実施形態では、前記データ収集処理部６４、ゲイン算出部６９およびＮ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３などにより、固有特性取得手段が構成されている。固有特性取得手段には、エンジン回転検出部４８やヨーレートセンサ１２が含まれていてもよい。
【００６１】
また、転舵制御部２８に備えられたメモリには、前記の記憶部６０の他に、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを記憶するＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍ（転舵角特性記憶手段）と、Ｎ−Ｋ特性テーブルを記憶するＮ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍと、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル（目標Ｎ−Ｋ特性ライン）を記憶する目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍ（目標特性記憶手段、目標操船特性記憶手段）とが確保されている。Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、算出したＮ−Ｋ特性テーブルをＮ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納する。また、目標特性設定モジュール６７は、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納する。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納されたＮ−Ｋ特性テーブルと、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルとに基づき、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出して、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納する。また、目標転舵角算出モジュール６１は、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップに基づいて、操作角に対応する目標転舵角を、実際のエンジン回転速度に応じて算出する。
【００６２】
たとえば、少なくとも、記憶部６０、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍおよび目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍは、不揮発性の記憶媒体によって構成しておくことが好ましい。
また、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍには、操作角と目標転舵角との関係がエンジン回転速度にかかわらず一定となるＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ（以下、「初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ」という。図８参照）が初期特性として格納されていることが好ましい。さらに、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍには、たとえば、エンジン回転速度にかかわらず目標ゲインが一定となる目標Ｎ−Ｋ特性（図１８中央図参照）を初期特性として格納しておいてもよい。
【００６３】
図３では図示を省略してあるが、操作卓６には、リセット処理モジュール６６に対してリセット信号を与えるためのリセットスイッチ１３が設けられており、さらに、操船特性が変更されたときにそのことを通知するための通知ユニット１８（更新通知手段）が設けられている。通知ユニット１８は、ＬＥＤ等のランプであってもよく、また、通知音または通知メッセージを発生する音声発生装置（たとえば、ブザーまたはスピーカ）であってもよい。また、操作卓６に備えられた目標特性入力部９は、目標特性設定モジュール６７に対するマンマシンインタフェースを提供するものであり、入力装置１４および表示装置１５を備えている。表示装置１５は、液晶表示パネルやＣＲＴのような２次元表示装置であることが好ましい。この表示装置１５は、通知ユニット１８として兼用されてもよい。入力装置１４は、たとえば、表示装置１５に表示された目標Ｎ−Ｋ特性ライン（後述する。）に対して操作入力を行うためのポインティングデバイス（マウス、トラックボールおよびタッチパネルなど）や、キー入力部等を有するものであってもよい。目標特性設定モジュール６７は、後述するように、目標特性入力部９での操作入力に応じて目標Ｎ−Ｋ特性を設定する。
【００６４】
船外機１０を運転して船舶１を航行させている期間中において、定速航行判定部６５は、以下の３つの条件を全て満たすことによって、船舶１が定速航行状態にあると判定する。
条件１  船外機１０のシフト位置が前進位置または後進位置であること。
条件２  スロットル開度が一定であること。
【００６５】
条件３  エンジン回転速度が所定の範囲内（たとえば±１００rpm）で変動している（ほぼ一定である）こと。
なお、船体２に、航行速度を検出する速度センサを設けて、速度センサが検出する航行速度がほぼ一定の場合に、定速航行判定部６５が、船舶１が定速航行状態にあると判定してもよい。
【００６６】
定速航行判定部６５が、船舶１が定速航行状態にあると判定している期間において、データ収集処理部６４は、ヨーレートセンサ１２からヨーレートの実データを収集し、船外機ＥＣＵ１１からエンジン回転速度および転舵角の実データを収集する。より具体的には、後述するが、データ収集処理部６４は、ヨーレート、エンジン回転速度および転舵角の時系列データの組を所定の周期ごとに収集する。
【００６７】
ゲイン算出部６９は、収集されたデータの各組において、転舵角に対するヨーレートのゲインを算出し、各組における平均エンジン回転速度とゲインとの対を、学習データとして、記憶部６０に格納する。
Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、ゲイン算出部６９で算出された平均エンジン回転速度とゲインとの対からなる学習データを用いて、Ｎ−Ｋ特性テーブルを算出する。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３によって算出されたＮ−Ｋ特性テーブルと、目標特性設定モジュール６７によって設定される目標Ｎ−Ｋ特性とに基づき、前述した初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新して、新たなＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出する。この新たなＮ−Ｓ−Ｒ特性マップに従って、目標転舵角算出モジュール６１が目標転舵角を算出する。この目標転舵角を実現するように船外機１０の転舵アクチュエータ５３が動作することにより、船体２が旋回する。このときのエンジン回転速度と操作角に対するヨーレートのゲインとの関係（操船特性）は、目標Ｎ−Ｋ特性（目標操船特性）に従うことになる。その結果、各エンジン回転速度において、操作角に対して所望の旋回挙動が得られる。このように、目標Ｎ−Ｋ特性が実現できるようにＮ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新される。
【００６８】
たとえば、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図８参照）で設定される目標転舵角に従って航行したときの実際のＮ−Ｋ特性が、エンジン回転速度に依存する場合を想定する。すなわち、転舵角に対するゲインが、エンジン回転速度に応じて変動する場合である。そして、目標特性設定モジュール６７により、操作角に対する目標ゲインがエンジン回転速度にかかわらず一定となる目標Ｎ−Ｋ特性が設定されるとする。この場合、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、実際のＮ−Ｋ特性と目標Ｎ−Ｋ特性とに基づいて、操作角Ｓと目標転舵角Ｒとの関係がエンジン回転速度Ｎに応じて変化するように、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを改める。そして、操作角と目標転舵角との関係がエンジン回転速度に応じて変化することにより、結果的に、操作角に対するゲインの関係を、エンジン回転速度にかかわらず一定となるように変化させることができる。このようにして、ステアリングホイール７ａの操作角と旋回挙動（ゲイン、ヨーレート）との関係がエンジン回転速度（進行速度）にかかわらず一定となる操船特性を定めることができる。そのため、操作角と旋回挙動の対応関係がいずれのエンジン回転速度においても直感的にわかり易くなる。これにより、熟練していない操船者であっても、操船状況に応じて船舶１を適切に旋回させることができる。
【００６９】
Ｎ−Ｋ特性は、個々の船舶１ごとに異なる。より具体的には、任意に選択可能な、船体２、船外機１０および舵取り機構５０の組み合わせに応じて異なる。この実施形態では、個々の船舶１において異なる実際のＮ−Ｋ特性が、当該船舶１の実際の航走時に学習される。この学習された実際のＮ−Ｋ特性に基づき、目標Ｎ−Ｋ特性が得られるように、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新される。
【００７０】
Ｎ−Ｋ特性は、船舶１に応じて異なるだけでなく、操船者が求める目標Ｎ−Ｋ特性も様々である。そのため、全ての状況に対応するＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを事前に作りこむことは困難である。
そこで、実際の航走状態で個々の船舶１に固有のＮ−Ｋ特性が学習される。そして、その学習されたＮ−Ｋ特性および目標Ｎ−Ｋ特性に基づいて、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップがチューニングされる。これによって、個々の船舶１において操船者が所望する目標Ｎ−Ｋ特性を実現することができる。
【００７１】
また、船舶１の固有特性であるＮ−Ｋ特性を用いることによって、船舶１の固有特性に基づいたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを適切に設定することができる。
リセット処理モジュール６６は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを記憶した不揮発性メモリ６６ｍを備えている。リセット処理モジュール６６は、リセットスイッチ１３が操作されると、記憶部６０の学習データをリセット（消去）するとともに、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに対して、不揮発性メモリ６６ｍに記憶されている初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを書き込む。これにより、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍ内のＮ−Ｓ−Ｒ特性が前記初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性にリセットされる。
【００７２】
リセット処理モジュール６６には、たとえば、船外機ＥＣＵ１１から、エンジン３９が運転中か否かに関するデータが与えられている。そして、リセット処理モジュール６６は、エンジン３９が停止状態である場合にのみ、リセットスイッチ１３からのリセット入力を受け付けて、前述のリセット処理を行う。エンジン３９が停止状態でなければ、リセット処理モジュール６６は、リセットスイッチ１３からの入力を無効化し、前記リセット処理を行わない。
【００７３】
以下の説明では、ステアリングホイール７ａの操作角の代替指標として、ステアリングホイール７ａの操作角の検出結果をＡ／Ｄ変換した値をさらに０〜１００％に変換した値を用いる。具体的には、ステアリングホイール７ａを一方向へ２回転（７２０°回転）させたときの操作角を、１００％とする。また、転舵角についても同様に、０〜１００％に変換した値を用いる。具体的には、０°の転舵角を０％とし、３０°の転舵角を１００％とする。なお、各数値の表し方が、これらに限られないことは言うまでもない。
【００７４】
図９は、転舵制御部２８の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、たとえば、船舶１のテスト航走時を想定している。航走開始直後は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図８参照）に従って目標転舵角が設定され、この目標転舵角に応じて、転舵角が制御される。初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップは、図８の例では、操作角Ｓに対してリニアに変化するように転舵角Ｒを定めるものである。また、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップでは、操作角Ｓと転舵角Ｒとの関係が、エンジン回転速度Ｎによらずに一定となっている。
【００７５】
データ収集処理部６４は、予め、エンジン回転速度Ｎの取り得る値の範囲をｍ（ｍは２以上の自然数）個の区間Ｍ1，Ｍ2，……，Ｍmに分割している。また、データ収集処理部６４は、個々の区間Ｍi（ｉ＝１,……，ｍ）ごとに学習データの個数をカウントするカウンタｃiと、個々の区間Ｍiにおいて学習データを保存する領域とを記憶部６０内に確保している。そして、データ収集処理部６４は、リセットスイッチ１３が押されることにより、カウンタｃiと、各区間Ｍiの学習データ保存領域とを初期化する（ステップＳ１）。
【００７６】
区間Ｍiおよびカウンタｃiについて、図１１を用いて説明する。エンジン回転速度Ｎは、この例では、アイドリング回転速度（たとえば７００rpm）を０％とし、最高回転速度（たとえば６０００rpm）を１００％とする百分率で表されている。アイドリング回転速度Ｎmin（rpm）と最高回転速度Ｎmax（rpm）との間でのエンジン回転速度Ｎ（rpm）は、次式（２）に示す「エンジン回転速度比率ＮRate」によって表すことができる。以下、このエンジン回転速度比率ＮRateを便宜的に「エンジン回転速度Ｎ」という。
【００７７】
ＮRate＝（Ｎ−Ｎmin）／(Ｎmax−Ｎmin)×１００    ……（２）
エンジン回転速度Ｎの取り得る値の全範囲０〜１００％は、この例では７つの区間Ｍ1〜Ｍ7に分割されている。第１の区間Ｍ1はＮ≦０、第２の区間Ｍ2は０＜Ｎ≦２０、第３の区間Ｍ3は２０＜Ｎ≦４０、第４の区間Ｍ4は４０＜Ｎ≦６０、第５の区間Ｍ5は６０＜Ｎ≦８０、第６の区間Ｍ6は８０＜Ｎ＜１００、第７の区間Ｍ7はＮ≧１００である。これらの第１〜第７の区間Ｍ1〜Ｍ7にそれぞれ対応して、カウンタｃ1〜ｃ7が設けられる。
【００７８】
図９に戻り、データ収集処理部６４は、定速航行判定部６５によって船舶１が定速航行状態にあると判定されていることを条件に（ステップＳ２）、データ収集処理を行う。すなわち、データ収集部６４は、船外機ＥＣＵ１１から、エンジン回転速度、転舵角およびヨーレートの時系列データの組を一定時間収集する（ステップＳ３）。
前記時系列データの一例を、図１０に示す。具体的には、転舵角が繰り返しステップ変化させられる。そして、ステップ変化の後、転舵角を一定に保持されている各期間の時系列データが区別して収集される。図１０の例では、５回に渡って転舵角がステップ変化させられている。これに応じて、５組の時系列データが収集されることになる。
【００７９】
図９に戻り、データ収集処理部６４は、収集した各組の時系列データにおけるエンジン回転速度の代表値（たとえば平均値）を算出する。さらに、データ収集部６４は、その代表値に基づいて、各組の時系列データをいずれの区間Ｍiに分類すべきかを判定する（ステップＳ４）。さらに、データ収集処理部６４は、その判定された区間Ｍiに対応するカウンタｃiをインクリメントする（ステップＳ５）。この後、ゲイン算出部６９は、各組の時系列データにおけるゲインを算出する（ステップＳ６）。
【００８０】
具体的には、ゲイン算出部６９は、先ず、ヨーレートのモデル値（図１０の２点鎖線参照）を算出する。より具体的には、ゲイン算出部６９は、予め任意に定めたゲインＫおよび時定数Ｔによる伝達関数Ｇ(s)（式（１）参照。転舵角に対するヨーレートのゲインおよび時定数を表すもの）を用いる。ゲイン算出部６９は、この伝達関数Ｇ(s)に対して、収集された転舵角のデータを適用し、それによって、ヨーレートのモデル値を算出する。そして、ゲイン算出部６９は、さらに、たとえば最小２乗法を用いることにより、モデル値とヨーレート測定値（図１０の実線参照）との差が最小となるゲインＫおよび時定数Ｔの組を算出する。このようにして、実際の船舶の特性に対応したゲインＫが求まる。つまり、ゲイン算出部６９は、ヨーレート測定値に対してモデル値のマッチングを行うことにより、ヨーレート測定値に対応する伝達関数Ｇ(s)を求め、結果として、その伝達関数Ｇ(s)におけるゲインＫを求める。
【００８１】
ゲイン算出部６９は、各組の時系列データに対して算出されたエンジン回転速度の代表値とゲインとの組（Ｎ，Ｋ）のデータを、学習データとして、記憶部６０に格納する。より具体的には、その学習データは、ステップＳ４で判定された区間Ｍiにおける学習データとして、記憶部６０に格納される（ステップＳ７）。
Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、すべての区間のカウンタｃ1〜ｃ7の値が所定の下限値（この実施形態では「１」）以上かどうか（個数条件の一例）を判断する（ステップＳ８。データ個数判断手段としての機能）。全区間のカウンタｃ1〜ｃ7の値が前記下限値以上であれば、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、Ｎ−Ｋ特性テーブルの算出を行う（ステップＳ９）。もしも、いずれかの区間のカウンタｃiの値が前記下限値に達していないときには、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、学習データが不足しているものと判断して、Ｎ−Ｋ特性テーブルの算出は行わない。この場合、ステップＳ２からの処理が繰り返される。
【００８２】
より具体的には、カウンタｃiの値が全区間で下限値「１」以上になっているとき、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、個々の区間Ｍiに分類された複数の学習データ（図１１参照）に対して、代表値データを求める。たとえば、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、次式（３）による計算を行う。これにより、個々の区間毎におけるエンジン回転速度代表値の平均値Ｎiおよびゲインの平均値Ｋiを代表値データとして求めることができる。なお、次式（３）において、ＫおよびＮに付したオーバーラインは、それぞれの平均値を表すものとする。
【００８３】
【数１】
0005139151.tif 000002
【００８４】
これにより、ｍ次元の平均エンジン回転速度ベクトルＮ＝［Ｎ1，Ｎ2，……，Ｎm］と、同じくｍ次元の平均ゲインベクトルＫ＝［Ｋ1，Ｋ2，……，Ｋm］とが得られる。ここで、全ての区間の平均ゲインＫiを第１の区間Ｍ1での平均ゲインＫ1で割ることによって、平均ゲインベクトルＫを正規化する。すなわち、正規化されたｍ次元の平均ゲインベクトルＫは、Ｋ＝［１，Ｋ2／Ｋ1，……，Ｋm／Ｋ1］で表される。これらのエンジン回転速度代表値ベクトル（上記の例では平均エンジン回転速度ベクトル）と、ゲイン代表値ベクトル（上記の例では正規化された平均ゲインベクトル）との組［Ｎ，Ｋ］がＮ−Ｋ特性テーブルである。
【００８５】
Ｎ−Ｋ特性テーブルは、図１２に例示するように、エンジン回転速度代表値とそれに対応するゲイン代表値との組で表される離散的な有限個のデータ（図１２において黒色のドットで示す。）からなる。このような離散的なデータ間の特性は、必要に応じて、線形補間によって補われる。図１２では、ゲイン（旋回挙動）が、エンジン回転速度に応じて異なり、低エンジン回転速度域から高エンジン回転速度域へかけて増加する特性の例が示されている。このような特性は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図８参照）に基づいて航走する船舶において観測される特性である。
【００８６】
図９に戻って、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図８参照）とＮ−Ｋ特性テーブル（図１２参照）とによって、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを新たに算出する（ステップＳ１０）。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出手順を図１３に示す。具体的には、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを、前述したエンジン回転速度Ｎの個々の区間Ｍiに応じて区分する（図１３左上図参照）。そして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの各区間Ｍiにおける目標転舵角のデータを、Ｎ−Ｋ特性テーブル（図１３右上図参照）において対応する区間Ｍiの（正規化された）平均ゲインＫi（ゲイン代表値）で割って更新する。これにより、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新される。初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップではエンジン回転速度にかかわらず操作角と目標転舵角との関係が一定であるのに対して、更新されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップでは、操作角と目標転舵角との関係が、エンジン回転速度に応じて変化する（図１３下図参照）。この例においては、操作角を等しく変化させた場合に、低エンジン回転速度域での目標転舵角は、高エンジン回転速度域に比べて大きく変化する。そのため、更新されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ（以下、「標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ」という。）が定める目標転舵角に従って船舶１を航走させた場合のゲイン（操作角に対するヨーレートのゲイン）は、エンジン回転速度にかかわらずほぼ一定となる（図１３右上図の１点鎖線参照）。これにより、操作角と旋回挙動（ヨーレート）との関係も、エンジン回転速度にかかわらずほぼ一定となる。
【００８７】
そして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、後述するように、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルに基づいて更新する（以下、更新して最終的に得られたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを「最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ」という。）。図９に示すように、最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップは、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納される（ステップＳ１１）。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップが格納されることによって操船特性が変化する。そこで、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、操船特性が更新されたこと（Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新されたこと）を、通知ユニット１８を介して操船者に通知する（ステップＳ１２。更新通知手段としての機能）。
【００８８】
Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新した後は、データ収集処理部６４は、学習を終了すべきか否か、すなわち、収集済みの学習データが十分かどうかを判断する（ステップＳ１３）。そして、さらに学習を行うべきであると判断されたときは、ステップＳ２からの処理が繰り返される。十分な学習データに基づいてＮ−Ｓ−Ｒ特性マップが求められた場合には、処理を終了する。
【００８９】
ステップＳ２において、船舶１が定速航行状態でないと判断されたときには、ステップＳ３〜Ｓ７の処理が省かれる。すなわち、学習データの収集が行われない。
全区間Ｍ1〜Ｍ7にて学習データを獲得してＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出可能な状態になった場合であっても、旋回中にＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを変更すると、乗員に不快感を与えるおそれがある。目標転舵角が突然変動することにより、旋回挙動が突然に変動するおそれがあるからである。この問題は、たとえば、図１４に示す処理によって回避できる。すなわち、リモコンレバー８ａおよびステアリングホイール７ａが中立位置、すなわちスロットル開度が全閉かつ操作角が０°のときに限定して（ステップＳ１５）、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３およびＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２による処理を行う。
【００９０】
また、図１５に示すように、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３およびＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２による処理は、スロットル開度が全閉かつ操作角が０°か否かに関係なく行うこととしてもよい。その場合、目標転舵角算出モジュール６１が参照するＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍの書き換えを、スロットル開度が全閉かつ操作角が０°のときに限定して行うとよい（ステップＳ１６）。この書き換え（更新）は、操作角が０°でないときに行われてもよいが、その場合でも、少なくとも、スロットル開度が全閉（推進力が最低）であることを条件に行われることが好ましい。これにより、操船者は、書き換えられたＮ−Ｓ−Ｒ特性に円滑に適応することができ、違和感がない。
【００９１】
次に、目標特性設定モジュール６７の働きについて説明する。
図１６は、入力装置１４および表示装置１５を一体化した目標特性入力部９の一例を示す図である。表示装置１５の画面には、エンジン回転速度（％）に対する目標ゲインの関係を定める目標特性（目標Ｎ−Ｋ特性）がグラフ表示される。目標Ｎ−Ｋ特性を表すライン（目標Ｎ−Ｋ特性ライン）において、２つの変曲点が示されている。これらの２つの変曲点のうち、エンジン回転速度が低い方を第１変曲点７１とし、エンジン回転速度が高い方を第２変曲点７２とする。目標Ｎ−Ｋ特性において、第１変曲点７１よりもエンジン回転速度が低い領域の特性が低速特性であり、第２変曲点７２よりもエンジン回転速度が高い領域の特性が高速特性であり、低速特性と高速特性との間が中速特性である。
【００９２】
この実施形態では、第１変曲点７１および第２変曲点７２の設定にあたり、次のような制約１〜３を与えている。制約に関する以下の説明において、第１変曲点７１でのエンジン回転速度をＮH1とし、目標ゲインをＫH1とする。また、第２変曲点７２でのエンジン回転速度をＮH2とし、目標ゲインをＫH2とする。そして、目標ゲインについて、最大値をＫmaxとし、最小値をＫminとし、エンジン回転速度について、最大値（最高回転速度）をＮmaxとし、最小値（アイドリング回転速度）をＮminとする。
【００９３】
制約１  Ｎmin≦ＮH1＜ＮH1＋Ｃ＜ＮH2≦Ｎmax
制約２  Ｋmin≦ＫH1≦Ｋmax
制約３  Ｋmin≦ＫH2≦Ｋmax
制約１において、Ｃは、第１変曲点７１のエンジン回転速度ＮH1と第２変曲点７２のエンジン回転速度ＮH2との間に隔たりを設けるためのパラメータであり、たとえば、１０００rpmに相当する値である。
【００９４】
操作者（操船者であってもよい。）は、第１変曲点７１および／または第２変曲点７２の位置を変化させることにより、目標Ｎ−Ｋ特性を設定する。具体的には、操作者は、第１変曲点７１および／または第２変曲点７２の左右位置、つまり、ＮH1および／またはＮH2を変化させることで、低速特性、中速特性および／または高速特性がそれぞれ適用されるべきエンジン回転速度の範囲を設定する。また、操作者は、第１変曲点７１および／または第２変曲点７２の上下位置、つまり、ＫH1および／またはＫH2を変化させることで、低速特性、中速特性および／または高速特性での目標ゲインを設定する。後述するが、低速特性および高速特性での目標ゲインは、それぞれのエンジン回転速度の範囲において一定であり、中速特性での目標ゲインは、第１変曲点７１での目標ゲインＫH1と第２変曲点７２での目標ゲインＫH2との間の線形補完によって算出される。
【００９５】
入力装置１４は、タッチパネル７５と、タッチペン８３と、十字ボタン７６と、特性変更ボタン８４と、変曲点選択ボタン８５とを含む。タッチパネル７５は、表示装置１５の画面に配置されている。このタッチパネルの操作のためのタッチペン８３が設けられている。十字ボタン７６は、表示装置１５の画面の側方に設けられている。特性変更ボタン８４は、目標Ｎ−Ｋ特性の変更操作を確定するために操作される。変曲点選択ボタン８５は、変曲点を選択するときに操作される。十字ボタン７６、特性変更ボタン８４および変曲点選択ボタン８５は、キー入力手段を構成している。
【００９６】
十字ボタン７６は、変曲点位置変更入力手段としての上下ボタン７７，７８および左右ボタン７９，８０を備えている。この実施形態では、操作者は、まず、変曲点選択ボタン８５で第１変曲点７１および第２変曲点７２のいずれかを選択する。その後、操作者は、左右ボタン７９，８０を操作することにより、図１７に示すように、第１変曲点７１および第２変曲点７２のそれぞれを左右に水平移動させることができる。また、上下ボタン７７，７８の操作により、図１８に示すように、第１変曲点７１および第２変曲点７２のそれぞれを上下に垂直移動させることができる。このように、目標Ｎ−Ｋ特性ラインを所望の形状に変更することができる。
【００９７】
たとえば、目標Ｎ−Ｋ特性ラインを、目標ゲインがエンジン回転速度を問わず一定となる形状（図１８中央図参照）を基準として、低速特性の目標ゲインが高速特性の目標ゲインよりも高くなる形状（図１８左図参照）とすることができる。また、目標Ｎ−Ｋ特性ラインを、高速特性の目標ゲインが低速特性の目標ゲインよりも高くなる形状（図１８右図参照）とすることができる。十字ボタン７６を用いた変曲点の位置変更に係る処理（目標Ｎ−Ｋ特性設定処理）については、後述する。
【００９８】
タッチパネル７５およびタッチペン８３を用いても、同様の操作を行うことができる。すなわち、操作者は、タッチペン８３（図１６参照）で第１変曲点７１および第２変曲点７２のいずれかをポイントする。その後、操作者は、タッチペン８３に設けられたクリックボタン８３Ａを押しながら、ポイントした変曲点を上下左右にドラッグする。このような操作によって、前述した制約条件内において変曲点の位置を変更することができる。このように、タッチパネル７５およびタッチペン８３は、変曲点位置変更入力手段としての機能を有する。タッチパネル７５およびタッチペン８３を用いた変曲点の位置変更に係る処理（目標Ｎ−Ｋ特性設定処理）については、後述する。
【００９９】
目標Ｎ−Ｋ特性の初期特性（初期目標Ｎ−Ｋ特性）は、目標ゲインがエンジン回転速度にかかわらず一定となる特性である（図１８中央図参照）。変曲点の位置が設定されると、低速特性、中速特性および高速特性のそれぞれの目標ゲインは、次式（４）に従って定められる。なお、次式（４）において、ＮMは、中速特性が適用される範囲内の任意のエンジン回転速度を表す。
【０１００】
低速特性の目標ゲインＫL＝ＫH1
中速特性の目標ゲインＫM＝（ＮM−ＮH1）・(ＫH2−ＫH1)／(ＮH2−ＮH1)＋ＫH1
高速特性の目標ゲインＫH＝ＫH2                                  ……（４）
変曲点は一般にハンプ域（造波抵抗が最大となる速度域）を越えるときに用いるエンジン回転速度よりもやや低いエンジン回転速度付近（たとえば、２０００rpm前後に相当する値）に設定しておくとよい。このように設定しておくことで、ハンプ域よりも低速の操船（たとえば離着岸やトローリングなどに）適した低速特性と、ハンプ域から高速にかけての操船（たとえば長距離移動など）に適した高速特性とを両立させることが可能となる。
【０１０１】
低速特性は離着岸やトローリングなどに多用されるエンジン回転速度領域の特性であり、操作性を重視して設定されるべきである。一般には、低速特性を、ステアリングホイール７ａの操作角が小さくても転舵角が大きく変わるような特性に設定しておくとよい。このように設定しておくことにより、切り返しなどの大幅な針路変更の際に、ステアリング操作量を少なくすることができる。
【０１０２】
高速特性は、高速で移動する場面や、波の高い状態での航行時のように、エンジンの高レスポンスが要求されるような場面で多用されるエンジン回転速度領域の特性である。一般には、高速特性を、ステアリングホイール７ａの操作角が大きくても転舵角が小さく変わるような特性に設定しておくとよい。このように設定しておくことで、ステアリング操作に対する旋回の応答性が鈍くなるので、針路の維持が容易となる。
【０１０３】
中速特性が適用されるエンジン回転速度域は、ハンプ域を超えて造波抵抗が小さくなり、また、船体が水面から受ける摩擦抵抗が比較的小さいため、経済運転に好適である。しかし、実際には、中速特性を主に用いて航走することは少なく、結果として、中速特性は、低速特性と高速特性とを滑らかにつなぐための緩衝域としての役割を果たす。
目標Ｎ−Ｋ特性ラインの設定は、停船中に行うこともできるし、航行中に行うこともできる。
【０１０４】
図１９は、停船中（シフト位置が中立位置のとき）に目標Ｎ−Ｋ特性ラインの設定を行う際の処理を説明するためのフローチャートである。操作者は、表示装置１５に表示された目標Ｎ−Ｋ特性ラインを確認し、タッチパネル７５または十字ボタン７６を用いて第１変曲点７１および／または第２変曲点７２の位置を調整して目標Ｎ−Ｋ特性ラインの設定操作を行う（ステップＳ２１）。たとえば、タッチパネル７５で第１変曲点７１を指定して左右に動かすと、低速特性での目標ゲインは一定のままで、低速特性が適用されるエンジン回転速度域が変化する（図１７参照）。この場合、低速特性のエンジン回転速度域の変化に伴って、中速特性および高速特性のエンジン回転速度域も変化する。また、たとえば、タッチパネル７５で第１変曲点７１を指定して上下に動かすと、低速特性のエンジン回転速度域は一定のままで、目標ゲインが変化する（図１８参照）。第２変曲点７２の位置を変化させる場合も、第１変曲点７１の位置を変化させる場合と同様である。
【０１０５】
このように第１変曲点７１および／または第２変曲点７２の位置を調整して目標Ｎ−Ｋ特性ラインを設定した後に、操作者は、特性変更ボタン８４を押す（ステップＳ２２）。これに応答して、目標特性設定モジュール６７は、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを生成し、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納する。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルに基づいて、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新し、新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出する（ステップＳ２３）。
【０１０６】
新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出手順を図２０および図２１に示す。なお、説明の便宜上、図２０での標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの形状（図２０左上図参照）は、図１３下図で示した標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの形状と異なっている。
新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出に先立って、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル（図１６参照）における全ての目標ゲインを、低速特性の目標ゲインＫL（ここでは、ＫH1）で割ることによって正規化する。すなわち、正規化された目標Ｎ−Ｋ特性テーブル（図２０右上図参照）では、低速特性の目標ゲインＫL（ＫH1）が１となる。そして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの目標転舵角の全てのデータに対して、正規化された目標ゲイン（正規化された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルの値）を掛ける。このとき、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの個々の目標転舵角データに対して、対応するエンジン回転速度の正規化目標ゲインが掛け合わされる。こうして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新される。これにより、更新されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップでは、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルにおける第１変曲点７１および第２変曲点７２のそれぞれの前後のエンジン回転速度域で、操作角と目標転舵角との関係が変化している（図２０下図参照）。こうして、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルにおける低速特性、中速特性および高速特性がＮ−Ｓ−Ｒ特性マップに反映される。以下では、上記のようにして更新された標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを、「目標Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ」という。
【０１０７】
また、操船者（操作者）によっては、最大操作角の設定を変更したいという要望がある。たとえば、今までステアリングホイール７ａを７２０°回転させたときが１００％であったが、ステアリングホイール７ａを３６０°回転させたときに１００％としたい（つまり、最大操作角を１００％から５０％に変更したい）などといった要望である。
このような最大操作角の設定変更の要望は、入力装置１４（図１６参照）の所定のキー入力部を操作することによって受け付けられる。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、最大操作角を１００％からＸ％へ変更したいという要望に応じて、次式（５）により、係数Ｊを算出する。
【０１０８】
Ｊ＝１００／Ｘ                                  ……（５）
そして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、目標Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図２１上図参照）の目標転舵角の全てのデータを、係数Ｊを掛けることによって更新する。これにより、たとえば、最大操作角を１００％から５０％に変更したい場合、係数Ｊは２なので、目標Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップは、全ての目標転舵角が２倍になるように、更新される（図２１中央図参照）。以下では、更新された目標Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを、「補正Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ」という。
【０１０９】
そして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、補正Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップにおいて、最大操作角（ここでは、５０％）を越える領域での目標転舵角を、対応するエンジン回転速度における最大操作角での目標転舵角と等しくなるように補正する。この補正を経て得られたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図２１下図参照）が、前述した最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップであり、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納される（図１９のステップＳ２４）。さらに、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、操船特性が更新されたこと（Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新されたこと）を、通知ユニット１８を介して操船者に通知する（ステップＳ２５）。
【０１１０】
変更された最大操作角を超えてステアリングホイール７ａを操作することができないようにステアリングホイール７ａの操作角範囲を制限する処理を行うようにしてもよい。また、最大操作角を超えるステアリング操作角信号を無効化する処理を行うようにしてもよい。これらの場合には、補正Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが、最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップとして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納されてもよい。
【０１１１】
目標転舵角算出モジュール６１（図７参照）は、その後にステアリングホイール７ａが操作されたときに、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納された新たなＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ（最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ）に従って目標転舵角を設定する。これにより、操作者によって設定された目標Ｎ−Ｋ特性および最大操舵角に基づいた目標転舵角に従って、転舵角がエンジン回転速度に応じて制御されることになる。
【０１１２】
目標Ｎ−Ｋ特性を適切に定めることにより、エンジン回転速度に応じた操作角と旋回挙動との関係を操船者のフィーリングに適合させることができる。これにより、操船性能を改善することができるので、高速航走時や低速航走時において、ステアリングホイール７ａの操作が容易となる。たとえば、低速特性では目標ゲインが高くなり、高速特性では目標ゲインが低くなるような目標Ｎ−Ｋ特性を設定することができる（図１８左図参照）。その場合、低エンジン回転速度域では操作角に対する船体２の旋回量が大きく、高エンジン回転速度域では操作角に対する船体２の旋回量が少なくなるように、目標転舵角が設定される。これによって、低エンジン回転速度域では操作角をわずかに変更させるだけで船体２を鋭く旋回させることができ、高エンジン回転速度域ではステアリングホイール７ａの操作が未熟であっても船体２を滑らかに旋回させることができる。
【０１１３】
図２２は、航行中に目標Ｎ−Ｋ特性ラインの設定を行う場合の処理を説明するためのフローチャートである。航行中とは、シフト位置が中立位置以外の場合、より具体的にはシフト位置が前進位置または後進位置の場合である。
目標特性設定モジュール６７は、現在のエンジン回転速度が現在の目標Ｎ−Ｋ特性における高速特性、中速特性および低速特性のいずれの領域にあるかを判定する（ステップＳ３１）。換言すれば、目標特性設定モジュール６７は、操作者が高速特性、中速特性および低速特性において現在どの特性を変更したいのかを判定する。
【０１１４】
図２３に示すように、目標Ｎ−Ｋ特性ラインにおいて、現在のエンジン回転速度が高速域にあり、高速特性を微調整する場合は、操作者は、ステアリングホイール７ａおよびリモコンレバー８ａを動かさずに、十字ボタン７６の上下ボタン７７，７８を押す。上下ボタン７７，７８を一回押すごとに、第２変曲点７２が上下に移動し、それに伴って高速特性および中速特性が更新される（図２３右図の破線部分参照）。こうして、新たな目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが作成され、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納される（ステップＳ３２）。
【０１１５】
目標Ｎ−Ｋ特性ラインにおいて、現在のエンジン回転速度が低速域にあり、低速特性を微調整する場合は、操作者は、ステアリングホイール７ａおよびリモコンレバー８ａを動かさずに、十字ボタン７６の上下ボタン７７，７８を押す。上下ボタン７７，７８を一回押すごとに、第１変曲点７１が上下に移動し、それに伴って低速特性および中速特性が更新される。こうして、新たな目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが作成され、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納される（ステップＳ３２）。
【０１１６】
目標Ｎ−Ｋ特性ラインにおいて、現在のエンジン回転速度が中速域にあり、中速特性を微調整する場合は、操作者は、ステアリングホイール７ａおよびリモコンレバー８ａを動かさずに、十字ボタン７６の上下ボタン７７，７８を押す。ここで、直前のエンジン回転速度が低速特性の領域にあった場合には、上下ボタン７７，７８を一回押すごとに、第２変曲点７２が上下に移動し、それに伴って中速特性および高速特性が更新される。これにより、新たな目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが作成され、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納される（ステップＳ３２）。
【０１１７】
一方、直前のエンジン回転速度が高速特性の領域にあった場合には、上下ボタン７７，７８を一回押すごとに、第１変曲点７１が上下に移動し、それに伴って中速特性および低速特性が更新される。こうして、新たな目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが作成され、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納される（ステップＳ３２）。
新たな目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納されると、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを再計算して、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納する（ステップＳ３３）。さらに、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、操船特性が更新されたこと（Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新されたこと）を、通知ユニット１８を介して操船者に通知する（ステップＳ３４）。
【０１１８】
Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの再計算に備えて、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍには、最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップだけでなく、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップも格納されている。Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、この標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップに対して新目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを適用することによって、新たな最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新する（図２０および図２１参照）。
【０１１９】
目標転舵角算出モジュール６１は、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルの微調整に伴って再計算されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップに従って目標転舵角を算出する。この目標転舵角は、１次遅れフィルタ６８を通して、船外機ＥＣＵ１１に与えられる（ステップＳ３５）。
このようにして、操船者は、船舶１を航行させている状態で、ステアリングホイール７ａの操作に対する船体２の旋回挙動を確認しながら、目標Ｎ−Ｋ特性を微調整できる。
【０１２０】
航行中にＮ−Ｓ−Ｒ特性マップが変化することによって転舵角が急変すると、船体２の旋回挙動が急変して、乗員に違和感を与えるおそれがある。そこで、この実施形態では、転舵角の急激な変化を防ぐために、目標転舵角のステップ状の変化を鈍らせる１次遅れフィルタ６８が設けられている。この１次遅れフィルタ６８を通過した目標転舵角が、最終的な目標転舵角として、船外機ＥＣＵ１１に向けて出力される。１次遅れフィルタ６８は、航走中の再計算により目標特性のステップ状の変化が発生してから、そのステップ状変化の影響が十分小さくなるまでの一定時間（たとえば、５秒間）だけ働くようになっている。
【０１２１】
なお、この実施形態では１次遅れフィルタ６８を用いているが、目標転舵角のステップ状変化を抑制する手段は他にも考えられる。たとえば、現在の転舵角と再計算後の目標転舵角とを線形補間して、転舵角を現在値から目標値まで漸次的に変化させることも可能である。
図２４は、十字ボタン７６を用いて目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを変更する際に目標特性設定モジュール６７が実行する処理（目標Ｎ−Ｋ特性設定処理）の一例を説明するためのフローチャートである。目標特性設定モジュール６７は、ボタン入力の有無を監視する（ステップＳ４１）。いずれかのボタン入力が検出されると、さらに、目標特性設定モジュール６７は、変曲点選択ボタン８５（図１６参照）が押されているか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【０１２２】
変曲点選択ボタン８５が押されている場合には（ステップＳ４２のＹＥＳ）、第１変曲点７１の位置の変更が可能となる（ステップＳ４３）。一方、変曲点選択ボタン８５が押されていない場合には（ステップＳ４２のＮＯ）、第２変曲点７２の位置の変更が可能となる（ステップＳ４４）。そして、操作者は、前述したように十字ボタン７６の左右ボタン７９，８０や上下ボタン７７，７８を押すことで、それぞれの変曲点の位置を変更することができる(図１６参照)。
【０１２３】
具体的には、左右ボタン７９，８０を１回押すと、変曲点でのエンジン回転速度は、たとえば、５％増減する。すなわち、変曲点でのエンジン回転速度は、左ボタン７９を押す場合は−５％だけ変化し、右ボタン８０を押す場合は＋５％だけ変化する。一方、上下ボタン７７，７８を１回押すと、変曲点での目標ゲインは、前述したように正規化されている場合を基準として（つまり、第１変曲点７１での目標ゲインが１）、たとえば、０．１増減する。すなわち、変曲点での正規化目標ゲインは、上ボタン７７を押す場合は＋０．１だけ変化し、下ボタン７８を押す場合は−０．１だけ変化する。第１変曲点７１での目標ゲインが変更される場合には、第１変曲点７１の変更後の目標ゲインが１となるように、目標Ｎ−Ｋ特性における全ての目標ゲインが前述した手順と同様の手順で正規化される。
【０１２４】
そして、目標特性設定モジュール６７は、特性変更ボタン８４が押されているかどうかを判断する（ステップＳ４５）。特性変更ボタン８４が押されていなければ、ステップＳ４１からの処理を繰り返し、引き続き操作者の入力を受け付け、変曲点の位置変更を行う。
特性変更ボタン８４が押されると、目標特性設定モジュール６７は、設定された特性を目標Ｎ−Ｋ特性テーブルとして確定する（ステップＳ４６）。そして、目標特性設定モジュール６７は、確定された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納して、目標Ｎ−Ｋ特性設定処理を終了する。
【０１２５】
次に、タッチパネル７５からの入力に対する目標特性設定モジュール６７の処理を説明する。タッチパネル７５への入力は、タッチペン８３で表示装置１５の画面に直接触れることで行えるが、同様の操作は、マウスなどのポインティングデバイスを用いても行うことができる。
表示装置１５の表示画面は、図２５に示すように、５つの領域に分割できる。すなわち、エンジン回転速度が低い順に、不感帯（１）、第１変曲点操作領域（２）、不感帯（３）、第２変曲点操作領域（４）および不感帯（５）である。第１変曲点操作領域（２）は、第１変曲点７１でのエンジン回転速度ＮH1を中心とした所定の範囲である。第２変曲点操作領域（４）は、第２変曲点７２でのエンジン回転速度ＮH2を中心とした所定の範囲である。より具体的には、各領域は、次のように定められる。
【０１２６】
不感帯（１）              ０≦Ｎ＜ＮH1−５（％）
第１変曲点操作領域（２）  ＮH1−５≦Ｎ≦ＮH1＋５（％）
不感帯（３）              ＮH1＋５＜Ｎ＜ＮH2−５（％）
第２変曲点操作領域（４）  ＮH2−５≦Ｎ≦ＮH2＋５（％）
不感帯（５）              ＮH2＋５＜Ｎ≦１００（％）
図２６は、目標特性設定モジュール６７によるタッチパネル７５からの入力に対する処理（目標Ｎ−Ｋ特性設定処理）の一例を説明するためのフローチャートである。目標特性設定モジュール６７は、まず、表示装置１５の画面上に表示されたカーソル９０（図２５参照）の位置（タッチペン８３で押さえている位置、または最後に押さえた位置）を検出する（ステップＳ５１）。さらに、目標特性設定モジュール６７は、タッチペン８３に備えられたクリックボタン８３Ａが、ドラッグ操作のために押されているか否かを判定する（ステップＳ５２）。ドラッグ操作とは、クリックボタン８３Ａを押したままタッチペン８３の位置を画面上で変更する操作である。クリックボタン８３Ａが押されていなければ、ステップＳ５１に戻り、クリックボタン８３Ａが押されている場合には、カーソル９０の画面上での現在位置をメモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ５３）。
【０１２７】
カーソル９０の現在位置が記憶されると、目標特性設定モジュール６７は、その位置が、前記５つの領域、すなわち、不感帯（１）、第１変曲点操作領域（２）、不感帯（３）、第２変曲点操作領域（４）および不感帯（５）のいずれの領域にあるかを判断する（ステップＳ５４）。カーソル位置が第２変曲点操作領域（４）にある場合は、第２変曲点７２の位置の変更が可能となる（ステップＳ５５）。カーソル位置が第１変曲点操作領域（２）にある場合は、第１変曲点７１の位置の変更が可能となる（ステップＳ５６）。カーソル位置が不感帯（１）（３）または（５）にある場合は、変曲点の位置を変更することはできない（ステップＳ５７）。
【０１２８】
ステップＳ５５およびステップＳ５６において各変曲点の位置を変更する場合、目標特性設定モジュール６７は、カーソル位置の上下左右方向の変位量をそれぞれ検出する。すなわち、前記メモリに記憶されたカーソル位置からタッチペン８３によるドラッグ操作によってカーソル９０の移動がされるのに応じて、カーソル位置の上下左右方向の変位量がそれぞれ検出される。そして、目標特性設定モジュール６７は、検出された上下左右方向の各変位量に応じて各変曲点のエンジン回転速度および目標ゲインを更新する。第１変曲点７１での目標ゲインが変更される場合には、さらに、第１変曲点７１の変更後の目標ゲインが１となるように、目標Ｎ−Ｋ特性における全ての目標ゲインが前述した手順と同様の手順で正規化される。
【０１２９】
目標特性設定モジュール６７は、第２変曲点の位置変更処理（ステップＳ５５）もしくは第１変曲点の位置変更処理（ステップＳ５６）の後、特性変更ボタン８４が押されているかどうかを判定する（ステップＳ５８）。特性変更ボタン８４が押されていなければ、ステップＳ５１からの処理を繰り返す。これにより、操作者は、引き続き目標Ｎ−Ｋ特性テーブルの変更を行うことができる。一方、特性変更ボタン８４が押されると、目標特性設定モジュール６７は、目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを確定する（ステップＳ５９）。そして、目標特性設定モジュール６７は、確定された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納して、目標Ｎ−Ｋ特性設定処理を終了する。
【０１３０】
目標Ｎ−Ｋ特性設定処理の終了に応じて、前述したように、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２によって、更新後の目標Ｎ−Ｋ特性テーブルに応じたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップが設定される。
このように、この実施形態によれば、タッチパネル７５および／または十字ボタン７６などを用いた直感的かつ簡単な操作によって、操作者は、目標Ｎ−Ｋ特性ラインを視認しながら目標ゲインを変更し、好みに応じた目標Ｎ−Ｋ特性を容易に設定することできる。また、同様の操作により、設定済みの目標Ｎ−Ｋ特性の更新も容易に行うことができる。これにより、ステアリングホイール７ａの操作角に対する船舶１の旋回挙動を、エンジン回転速度に応じて個々の操船者のフィーリングに適合させることができる。その結果、船舶１の操船が容易になり、操船者は、習熟度によらずに、適切な操船を行うことができる。
【０１３１】
なお、目標特性設定モジュール６７によって設定された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに複数個登録可能としておいてもよい。その場合、船舶１が置かれた状況に応じて、または操船者の好みに応じて、予め登録された複数の目標Ｎ−Ｋ特性テーブルからいずれか１つを選択して読み出すことができるようにしておく。その選択された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを適用して、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新させればよい。これによって、目標Ｎ−Ｋ特性の設定が容易となる。
【０１３２】
より具体的には、図２７に示すように、入力装置１４から所定の操作を行うことによって、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに記憶されている複数の目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが目標特性設定モジュール６７によって読み出される。この読み出された複数の目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが、表示装置１５に表示される（ステップＳ８１）。操船者は、選択手段としての入力装置１４を操作することによって、いずれか一つの目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを選択する（ステップＳ８２）。この選択された目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２における演算に適用される（ステップＳ８３）。
【０１３３】
Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍには、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍに記憶されている複数の目標Ｎ−Ｋ特性テーブルにそれぞれ対応して過去に算出されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを格納しておくことが好ましい。この場合には、入力装置１４の操作によっていずれか一つの目標Ｎ−Ｋ特性テーブルが選択されると、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、当該目標Ｎ−Ｋ特性テーブルに対応するＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを選択する。この選択されたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップに基づいて、目標転舵角算出モジュール６１による演算が行われる。このような構成によれば、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出を省略することができるので、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２に対する演算負荷を低減できる。
＜第２の実施形態＞
図２８は、この発明の第２の実施形態に係る構成を説明するためのブロック図である。データ収集処理部６４によって必要量のデータが記憶部６０に蓄積されると、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、新たなＮ−Ｋ特性テーブルを算出する。この新たなＮ−Ｋ特性テーブルは、前述の実施形態では、そのままＮ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納され、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出に適用されている。これに対して、この実施形態では、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００の働きによって、一定条件下で、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出に適用すべきＮ−Ｋ特性テーブルの更新が行われるようになっている。
【０１３４】
図２９は、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００の働きを説明するためのフローチャートである。Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３によって新たなＮ−Ｋ特性テーブルが算出されると（ステップＳ６０のＹＥＳ）、Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納されている従前のＮ−Ｋ特性テーブルを読み出す（ステップＳ６１）。Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は、さらに、従前のＮ−Ｋ特性テーブルに対する新たなＮ−Ｋ特性テーブルの差分を算出する（ステップＳ６２）。差分の算出は、たとえば、新旧のＮ−Ｋ特性テーブルにおいて対応する平均エンジン回転速度ベクトル（エンジン回転速度代表値）の間の距離計算を行うことによって得られる。もちろん、新旧のＮ−Ｋ特性テーブルにおいて対応する平均ゲインベクトル（ゲイン代表値）の間の距離計算を行うことによって差分を得てもよい。
【０１３５】
Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は、算出された差分が所定のしきい値未満かどうかを判断する（ステップＳ６３。差分判断手段としての機能）。差分がしきい値未満なら、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は、その新たなＮ−Ｋ特性テーブルを、Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに無条件に書き込む（ステップＳ６７）。これにより、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出のために適用されるＮ−Ｋ特性テーブルが最新のものに更新される。
【０１３６】
一方、前記算出された差分がしきい値以上である場合には、Ｎ−Ｋ特性テーブルの更新が保留され（ステップＳ６３のＮＯ。更新保留手段としての働き）、このことが操船者に通知される（ステップＳ６４）。この通知は、たとえば、表示装置１５に所定のメッセージを表示することによって行われてもよい。メッセージは、たとえば、「運転状態が変わりました。最新の運転状態を反映させますか？」といったものでもよい。メッセージ表示の他にも、たとえば、スピーカーから警報音やメッセージ音声を発生させることによって、操船者に対する通知が行われてもよい。ここでは、表示装置１５は、問い合わせ手段として機能する。操船者は、このような通知（問い合わせ）が行われることにより、運転状態（船舶の特性）が変化したことを把握でき、また、運転状態を反映させるか否かを選択することができる。
【０１３７】
通知が行われると、操船者は、特性更新指示手段として用いられる入力装置１４を操作することによって、新たなＮ−Ｋ特性テーブルを適用するかどうかを選択する（ステップＳ６５）。すなわち、たとえば、表示装置１５に、新たなＮ−Ｋ特性テーブルに更新するか、従前のＮ−Ｋ特性テーブルを継続使用するかを選択するためのボタンが表示される。操船者は、これらのうちのいずれかを選択して操作することで、Ｎ−Ｋ特性テーブルを選択できる。
【０１３８】
新たなＮ−Ｋ特性テーブルを適用すべきことが選択された場合には（ステップＳ６６のＹＥＳ）、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は当該新たなＮ−Ｋ特性テーブルをＮ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに書き込む（ステップＳ６７）。これにより、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出に適用されるＮ−Ｋ特性テーブルが更新される。
従前のＮ−Ｋ特性テーブルの継続使用が選択されたときには（ステップＳ６６のＮＯ）、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は、当該新たなＮ−Ｋ特性テーブルを破棄する（ステップＳ６８）。
【０１３９】
たとえば、一時的に乗員数や積荷が増減したときのように、船舶が通常とは異なる状況で航走する場合がある。このような場合には、Ｎ−Ｋ特性が従前のＮ−Ｋ特性に比較して大きく変動するおそれがある。このような状況のときにまでＮ−Ｋ特性テーブルを自動更新すると、通常の航走状態に戻ったときに、所望の航走制御がなされなくなり、操船者に違和感を与えるおそれがある。
【０１４０】
そこで、この実施形態では、新たに算出されたＮ−Ｋ特性が従前のＮ−Ｋ特性から大きく変動した場合に、操船者の承認を待って、Ｎ−Ｋ特性テーブルを更新するようにしている。
図３０は、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００の別の処理例を説明するためのフローチャートである。この図３０において、図２９の各ステップに対応するステップには同一参照符号を付して示す。この処理例は、Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに複数のＮ−Ｋ特性テーブルを格納することができる場合に適用可能である。
【０１４１】
Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００は、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３によって新たなＮ−Ｋ特性テーブルが算出されると（ステップＳ６０のＹＥＳ）、その新たなＮ−Ｋ特性テーブルをＮ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納する（ステップＳ７０）。ただし、この時点では、その新たなＮ−Ｋ特性テーブルがＮ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出に適用されるわけではない。
【０１４２】
従前のＮ−Ｋ特性テーブルに対する新たなＮ−Ｋ特性テーブルの差分が少ないとき（ステップＳ６３のＹＥＳ）、または操船者によって新たなＮ−Ｋ特性テーブルの適用が選択されたときには（ステップＳ６６のＹＥＳ）、その新たなＮ−Ｋ特性テーブルが適用される（ステップＳ６７）。この処理は、Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール１００が、Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納されている複数のＮ−Ｋ特性テーブルのなかから、当該新たなＮ−Ｋ特性テーブルを、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出に適用すべき特性として選択して設定することによって達成される。
【０１４３】
新たなＮ−Ｋ特性テーブルが不適用とされる場合（ステップＳ６６のＮＯ）でも、その新たなＮ−Ｋ特性を破棄する必要はない。
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、第１および第２の実施形態とは別の方法でゲインＫが求められる。図３１は、第３の実施形態に係る転舵制御部２８の動作を説明するためのフローチャートである。この図３１において、前述の図９の各ステップに対応するステップには同一参照符号を付して示す。また、図７を併せて参照する。
【０１４４】
データ収集処理部６４は、船舶１が定速航行状態にあることを条件に（ステップＳ２）、船外機ＥＣＵ１１から、エンジン回転速度、転舵角およびヨーレートの時系列データの組を一定時間収集する（ステップＳ３）。
図３２に示すように、転舵角を一定に維持している場合では、転舵角の角速度（以下、「転舵角速度」という。）の絶対値は、０付近の所定のしきい値内に収まっている。転舵角速度は、転舵角の変化量を時間で微分することにより求められる。転舵角を変化させると、変化前と変化後との間で、転舵角速度の絶対値がしきい値を超えてしまう。以下では、転舵角速度の絶対値がしきい値内にあるときの時系列データをＯＫデータとし、転舵角速度の絶対値がしきい値を超えているときの時系列データをＮＧデータとする。
【０１４５】
図３１に戻り、データ収集処理部６４は、転舵角速度の絶対値がしきい値を超えた場合（ステップＳ１７のＮＯ）には、収集したデータ（ＮＧデータ）をクリアし（ステップＳ１９）、時系列データを収集し直す（ステップＳ３）。そして、時系列データの収集中に転舵角速度の絶対値が常にしきい値内にあり、データの収集時間が所定の時間（たとえば３秒）に達すると（ステップＳ１８のＮＯ）、データ収集処理部６４は、その時系列データ（ＯＫデータ）におけるエンジン回転速度の代表値（平均値）を算出する。データ収集処理部６４は、その代表値に基づいて、収集した時系列データをいずれの区間Ｍiに分類すべきか判定する（ステップＳ４）。そして、データ収集処理部６４は、その判定された区間Ｍiに対応するカウンタｃiをインクリメントする（ステップＳ５）。さらにデータ処理部６４は、その時系列データにおける平均転舵角Ｒと平均ヨーレートωとの組（Ｒ，ω）のデータを、対応する区間Ｍiにおける学習データとして、記憶部６０に格納する（ステップＳ７）。
【０１４６】
前記学習データの一例を、図３３に示す。図３３では、説明の便宜上、所定のエンジン回転速度域（０％＜エンジン回転速度Ｎ≦６０％）に対応する区間Ｍ2〜Ｍ4のみを示している。そして、転舵角を変化させる毎にＯＫデータ（図３２参照）から学習データが算出されて記憶部６０に格納される。これにより、あるエンジン回転速度域（区間Ｍi）における平均転舵角Ｒと平均ヨーレートωとの関係が求められる。
【０１４７】
ゲイン算出部６９は、すべての区間のカウンタｃiの値が所定の下限値（この実施形態では「１」）以上かどうかを判断する（ステップＳ８）。全区間のカウンタｃiの値が前記下限値以上であれば、ゲイン算出部６９は、ゲインの算出を行う（ステップＳ６）。もしも、いずれかの区間のカウンタｃiの値が前記下限値に達していないときには、ステップＳ２からの処理が繰り返される。
【０１４８】
ゲインの算出にあたり、ゲイン算出部６９は、図３３に示すように、各エンジン回転速度域における学習データに対する近似直線を、たとえば最小２乗法によって求める。この近似直線の切片は０である。そして、この近似直線の傾きがゲイン（転舵角に対するヨーレートのゲイン）である。このようにして、ゲイン算出部６９は、各エンジン回転速度域（各区間Ｍi）におけるゲインを算出する。
【０１４９】
Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３は、ゲイン算出部６９によって算出されたゲインＫと、対応するエンジン回転速度Ｎ（各区間Ｍiで収集されたエンジン回転速度データの平均値）との組から、Ｎ−Ｋ特性テーブルを算出する。ここで得られたＮ−Ｋ特性テーブルは、前述したように正規化した場合、第１および第２の実施形態で得られるＮ−Ｋ特性テーブル（図１２参照）とほぼ等しい。
【０１５０】
このように、第３の実施形態では、第１および第２の実施形態で示したような、ヨーレートのモデル値と測定値との差が最小となるまでゲインを変化させる演算処理が不要となるので、簡易にゲインを求めることができる。
＜第４の実施形態＞
図３４は、この発明の第４の実施形態に係る転舵制御部２８の構成を説明するためのブロック図である。この図３４において、前述の図７に示された各部に対応する部分には、図７の場合と同一の参照符号を付して示す。第４の実施形態では、ヨーレートセンサ１２を用いておらず、船舶１の旋回挙動の指標として、ゲインの代わりに、各エンジン回転速度における転舵角履歴の最大値（最大転舵角Ｒｍ）を用いている。
【０１５１】
また、転舵制御部２８では、ゲイン算出部６９が設けられていない。また、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３の代わりに、エンジン回転速度Ｎと最大転舵角Ｒｍとの実際の特性（転舵角履歴特性または最大転舵角特性。以下、「Ｎ−Ｒｍ特性」という。）のテーブルを算出するＮ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１（転舵角履歴特性演算手段、最大転舵角特性演算手段）が設けられている。これに応じて、Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６３Ｍの代わりに、Ｎ−Ｒｍ特性テーブルを記憶するＮ−Ｒｍ特性テーブル記憶部１０１Ｍが設けられている。また、前述した目標特性設定モジュール６７の代わりに、別の目標特性設定モジュール１０２（目標操船特性設定手段、最大操作量設定手段、目標特性ライン更新手段）が設けられている。目標特性設定モジュール１０２は、エンジン回転速度Ｎと最大操作角の目標値（目標最大操作角Ｓｍ）との関係を示すＮ−Ｓｍ特性の目標特性（目標Ｎ−Ｓｍ特性）を設定するものである。目標特性設定モジュール１０２に応じて、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部６７Ｍの代わりに、目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルを記憶する目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブル記憶部１０２Ｍが設けられている。
【０１５２】
図３５は、第４の実施形態に係る転舵制御部２８の動作を説明するためのフローチャートである。この図３５において、前述の図９の各ステップに対応するステップには同一参照符号を付して示す。
データ収集処理部６４は、定速航行判定部６５によって船舶１が定速航行状態にあると判定されていることを条件に（ステップＳ２）、船外機ＥＣＵ１１から、個々の区間Ｍiにおけるエンジン回転速度Ｎと転舵角Ｒとの対のデータを、学習データとして収集する（ステップＳ７０）。データ収集処理部６４は、さらに、エンジン回転速度に基づいて、各学習データをいずれの区間Ｍiに分類すべきか判定する（ステップＳ４）。そして、データ収集処理部６４は、その判定された区間Ｍiに対応するカウンタｃiをインクリメントしてから（ステップＳ５）、学習データを記憶部６０に格納する（ステップＳ７）。
【０１５３】
Ｎ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１は、すべての区間のカウンタｃ1〜ｃ7の値が所定の下限値（この実施形態では「５」）以上かどうかを判断する（ステップＳ７１）。全区間のカウンタｃ1〜ｃ7の値が前記下限値以上であれば、Ｎ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１は、Ｎ−Ｒｍ特性テーブルの算出を行う（ステップＳ７２）。もしも、いずれかの区間のカウンタｃiの値が前記下限値に達していないときには、学習データが不足しているものと判断して、Ｎ−Ｒｍ特性テーブルの算出は行わない。この場合、ステップＳ２からの処理が繰り返される。これにより、図３６において白色のドットおよび黒色のドットで示すように、各区間Ｍiには、複数の学習データが蓄積されていく。
【０１５４】
そして、カウンタｃiの値が全区間で下限値「５」以上になると、Ｎ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１は、個々の区間Ｍiに分類された複数の学習データのうち、転舵角の大きさ順に、たとえば上位所定個（たとえば３個）の学習データ（図３６の黒色のドット参照）を選択する。ここで選択された学習データを、以下では、「選択データ」という。選択データの信頼性を確保するため、各区間Ｍiにおける学習データの分布から大幅に外れた学習データ（外れデータ）を事前に除去する処理を行ってもよい。また、転舵角を一定時間（たとえば、３秒）以上維持したときに限定して学習データを収集することにより、安定した（外れデータのない）学習データを収集することができる。
【０１５５】
Ｎ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１は、個々の区間Ｍiにおける全ての選択データに対して、代表値データを求める。具体的には、Ｎ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１は、次式（６）による計算を行う。これにより、個々の区間Ｍiの選択データに対して、エンジン回転速度の平均値Ｎiおよび上位転舵角の平均値（最大転舵角）Ｒｍiが、代表値データとして求められる。次式（６）において、ＲｍおよびＮに付したオーバーラインは、それぞれの平均値を表すものとする。また、次式（６）のｃiは、各区間Ｍiでの選択データの数なので、図３６の例では、「３」である。
【０１５６】
【数２】
0005139151.tif 000003
【０１５７】
これにより、ｍ次元の平均エンジン回転速度ベクトルＮ＝［Ｎ1，Ｎ2，……，Ｎm］と、同じくｍ次元の最大転舵角ベクトルＲｍ＝［Ｒｍ1，Ｒｍ2，……，Ｒｍm］とが得られる。ここで、全ての区間の最大転舵角Ｒｍiを第１の区間Ｍ1での最大転舵角Ｒｍ1で割ることによって、最大転舵角ベクトルＲｍを正規化する。すなわち、正規化されたｍ次元の最大転舵角ベクトルＲｍは、Ｒｍ＝［１，Ｒｍ2／Ｒｍ1，……，Ｒｍm／Ｒｍ1］で表される。これらの平均エンジン回転速度ベクトル（エンジン回転速度代表値ベクトル）と、正規化された最大転舵角ベクトル（の最大転舵角代表値ベクトル）との組［Ｎ，Ｒｍ］がＮ−Ｒｍ特性テーブルである。
【０１５８】
Ｎ−Ｒｍ特性テーブルは、図３７に例示するように、エンジン回転速度代表値とそれに対応する最大転舵角代表値との組で表される離散的な有限個のデータ（図３７において黒色のドットで示す。）からなる。このような離散的なデータ間の特性は、必要に応じて、線形補間によって補われる。この図３７では、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図８参照）により航走する船舶に見られるように、最大転舵角が、エンジン回転速度に応じて異なり、低エンジン回転速度域から高エンジン回転速度域へかけて減少する特性の例が示されている。換言すれば、Ｎ−Ｒｍ特性テーブルの最大転舵角は、第１〜第３の実施形態で示したＮ−Ｋ特性テーブル（図１２参照）のゲインとは逆の特性を示している。これは、操船者が、低エンジン回転速度域においては、ヨーレート（ゲイン）が低いため転舵角を大きく変化させる傾向にある一方で、高エンジン回転速度域においては、ヨーレート（ゲイン）が高いため転舵角を微小変化させる傾向にあることを示している。つまり、転舵角履歴、特に最大転舵角は、操船者がエンジン回転速度に応じて所望の旋回挙動を実現するようにステアリングホイール７ａを操作した結果であり、Ｎ−Ｒｍ特性は、Ｎ−Ｋ特性を間接的に表しているといえる。
【０１５９】
図３５に戻って、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図８参照）とＮ−Ｒｍ特性テーブル（図３７参照）とによって、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを新たに算出する（ステップＳ１０）。
Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出手順を図３８に示す。具体的には、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを、前述したエンジン回転速度Ｎの個々の区間Ｍiに応じて区分する（図３８左上図参照）。そして、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの各区間Ｍiにおける目標転舵角のすべてのデータを、Ｎ−Ｒｍ特性テーブル（図３８右上図参照）において対応する区間Ｍiの（正規化された）最大転舵角Ｒｍi（最大転舵角代表値）を掛けることによって更新する。これにより、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図３８下図参照）が算出される。ここで、前述したように、Ｎ−Ｒｍ特性テーブル（図３８右上図）は、Ｎ−Ｋ特性テーブル（図１３右上図）とはほぼ逆の特性を示している。そのため、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの目標転舵角のデータを正規化されたゲイン（ゲイン代表値）で割ることは（図１３参照）、目標転舵角のデータに正規化された最大転舵角Ｒｍ（最大転舵角代表値）を掛けること（図３８参照）と実質的に同じである。つまり、この第４の実施形態では、ゲインを算出しなくても、Ｎ−Ｒｍ特性を求めることで、Ｎ−Ｋ特性の代替特性を簡易的に求めることができ、第１〜第３の実施形態で得られる標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップと実質的に同じ標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが得られる。
【０１６０】
標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップは、各エンジン回転速度において操船者が過去に適用した最大転舵角が操作角を１００％にしたときの目標転舵角となるように、設定されている。具体的には、たとえば、あるエンジン回転速度における過去の最大転舵角が１０％である場合には、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップは、そのエンジン回転速度において操作角を１００％にしたときに目標転舵角が１０％となるように、設定される。つまり、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの設定において、エンジン回転速度に応じて、最大操作量をＮ−Ｒｍ特性テーブルの最大転舵角に対応付けている。これにより、各エンジン回転速度において、操作角を最大まで変化させることによって所望の旋回挙動を得ることができるので、操船者にとってわかり易い操船特性となる。
【０１６１】
図３５に戻り、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、後述するように、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを、目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルに基づいて更新して最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出し（ステップＳ１０）、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２Ｍに格納する（ステップＳ１１）。また、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、操船特性が更新されたこと（Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが更新されたこと）を、通知ユニット１８を介して操船者に通知する（ステップＳ１２）。その後、データ収集処理部６４は、さらに学習を行うべきか否かを判断する（ステップＳ１３）。第１の実施形態で示したように、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを一定の条件下（たとえば、スロットル開度が全閉かつ操作角が０°）において更新する処理（図１４のステップＳ１５または図１５のステップＳ１６参照）を行ってもよい。
【０１６２】
次に、目標特性設定モジュール１０２の働きについて説明する。
この実施形態では、図３９に示すように、表示装置１５の画面に、目標Ｎ−Ｋ特性ではなく、エンジン回転速度Ｎに対する最大操作角Ｓｍの目標値の特性（目標Ｎ−Ｓｍ特性）がグラフ表示される。操作者は、目標Ｎ−Ｓｍ特性ラインの２つの変曲点（第１変曲点７１および第２変曲点７２）を、第１〜第３の実施形態と同様に変更することによって（図４０および図４１参照）、目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルを設定する。目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルにおいて、目標最大操作角Ｓｍは、百分率で表されてもよい。
【０１６３】
Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、設定された目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルに基づいて、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新し、新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップ（最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ）を算出する。
新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出手順を図４２に示す。なお、説明の便宜上、図４２での標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの形状（図４２左上図参照）は、図３８下図で示した標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの形状と異なっている。
【０１６４】
Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ（図４２左上図参照）において、最大操作角とエンジン回転速度との関係を、目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブル（図４２右上図参照）に一致するように変更する。このとき、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール６２は、変更後の最大操作角で最大目標転舵角が発生するように、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新する。標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新することで得られた新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップは、図４２下図において、実線で示される。なお、比較のため、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが１点鎖線で示されている。２つのマップを比較すると、新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップでは、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップに比較して、最大目標転舵角のラインが操作角の軸方向にずれていることがわかる。つまり、各エンジン回転速度において、標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの最大目標転舵角が目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルの最大操作角に対応付けられる。これにより、ステアリングホイール７ａを最大操作量まで操作することによって、エンジン回転速度に応じた最大転舵角まで転舵することができる。また、目標最大操作角をステアリングホイール７ａの上限操作角よりも小さく設定することにより、上限操作角まで操作しなくとも、所望の旋回挙動を得ることができる。
【０１６５】
そして、目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブルにおいて目標最大操作量をエンジン回転速度に対して適切に設定しておくことにより、好みのＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを容易に設定することができる。
以上、この発明の４つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、船舶１に一つの船外機１０が備えられた構成を例にとって説明したが、船舶１の船尾３に複数個（たとえば２個）の船外機を搭載した構成の船舶に対しても、この発明を同様に適用することができる。
【０１６６】
また、前述の第１〜第３の実施形態では、エンジン回転速度が取りうる全範囲を区分した複数の区間の全てについて測定値が得られることを条件に（図９のステップＳ８）Ｎ−Ｋ特性テーブルを求めるようにしている。しかし、たとえば、アイドリング回転（０％）および最高回転（１００％）の区間Ｍ1，Ｍ7についての測定値が得られることを条件にＮ−Ｋ特性テーブルの算出を許容することとしてもよい。これにより、Ｎ−Ｋ特性テーブルを速やかに得ることができる。そして、その後に他の区間についての測定データを加味してＮ−Ｋ特性テーブルが修正されていくことによって、Ｎ−Ｋ特性テーブルの精度を向上させていくことができる。第４の実施形態でＮ−Ｒｍ特性テーブルを求める場合においても同様の処理を行ってよい。
【０１６７】
また、第１〜第４の実施形態では、Ｎ−Ｋ特性テーブル（Ｎ−Ｒｍ特性テーブル）に基づいて初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップから標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを一旦算出している。そして、その後に、目標Ｎ−Ｋ特性テーブル（目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブル）に基づいて標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップから最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出している。これに代えて、Ｎ−Ｋ特性テーブル（Ｎ−Ｒｍ特性テーブル）および目標Ｎ−Ｋ特性テーブル（目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブル）に基づいて、初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップから直接最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを算出してもよい。
【０１６８】
さらに、第３および第４の実施形態に関して、図２７〜図３０を参照して説明したのと同様な変形を施すことが可能である。
また、前述の実施形態では、エンジン回転速度を船舶の進行速度と同義なものとして取り扱っているが、むろん、エンジン回転速度の代わりに、船舶の進行速度を用いて処理を行ってもよい。船舶の進行速度を表す信号は、たとえば、船舶のスピードメータの出力信号であってもよい。船舶の進行速度の代替指標としては、エンジン回転速度のほかにも、プロペラの回転速度を用いることができる。プロペラの回転速度は、たとえば、プロペラの回転速度を検出する回転速度センサを設けることによって検出できる。
【０１６９】
また、前述の実施形態では、船舶の航走時に学習データが収集され、それに基づいて、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップが作成されるようになっているが、様々な航走状態で収集された複数組の学習データを予め記憶部６０に蓄積しておいてもよい。様々な航走状態とは、たとえば、種々の乗員数での航走状態、種々の量の積荷での航走状態、その他、船舶の挙動に影響のある要因を種々に異ならせた状況での航走状態をいう。この場合、操作卓６からの操作（たとえば、入力装置１４の操作）によって、航走状態を選択できるようになっているとよい。この航走状態の選択操作に応じて、Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール６３（図７参照）またはＮ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール１０１（図３４参照）は、当該選択された航走状態に対応する学習データを記憶部６０から読み出す。これにより、当該選択された航走状態に対応するＮ−Ｓ−Ｒ特性マップが作成されることになる。したがって、学習データの収集を待たずに、航走状態に応じた適切な操船特性が得られる。
【０１７０】
また、前述の図２９および図３０の処理では、新たなＮ−Ｋ特性テーブルが作成されたときに、これと従前のＮ−Ｋ特性テーブルとの差分が求められ、この差分がしきい値以上のときに、Ｎ−Ｋ特性テーブルの更新が保留されるようになっている。この考え方は、他の制御情報にも拡張することができる。具体的には、たとえば、Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部６２ＭのＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新すべきときに、新たに求められたＮ−Ｓ−Ｒ特性マップと従前のＮ−Ｓ−Ｒ特性マップとの間の差分を求める。そして、この差分が所定のしきい値未満のときには直ちにＮ−Ｓ−Ｒ特性マップを更新する一方で、その差分がしきい値以上のときには、その更新を保留するようにしてもよい。さらに、その更新を行うかどうかを、操船者が選択できるようにしてもよい。
【０１７１】
なお、データの更新は、従前のデータを新しいデータで上書きすることによって行われてもよいし、従前のデータを記憶媒体の或る記憶領域に保持しておいて、新しいデータを別の記憶領域に格納することによって行われてもよい。
さらにまた、前述の実施形態では、所望の旋回挙動を得るために、船外機の転舵角のみを制御することとしている。しかし、複数個（たとえば、左右に２個）の船外機を搭載する場合は、これらの船外機の推進力も旋回挙動に影響を与えるので、これらの推進力も制御対象としてもよい。
【０１７２】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】所定の進行速度において転舵角をステップ変化させたときにおけるヨーレートの経時変化を説明するための特性図である。
【図２】異なる進行速度におけるヨーレートの経時変化を比較した図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための概念図である。
【図４】船外機の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図５】転舵アクチュエータの構成図である。
【図６】船舶の航走制御に関する構成を説明するためのブロック図である。
【図７】転舵制御部の制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。
【図８】操作角と目標転舵角との関係がエンジン回転速度にかかわらず一定となる初期Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップを示す図である。
【図９】転舵制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】収集される時系列データのイメージを示す図である。
【図１１】エンジン回転速度−ゲイン特性の算出を説明するための図である。
【図１２】エンジン回転速度−ゲイン特性の算出例を示す図である。
【図１３】操作角と目標転舵角との関係がエンジン回転速度に応じて変化する標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出を説明するための図である。
【図１４】Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの変更に伴う乗員の不快感を抑制するための処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの変更に伴う乗員の不快感を抑制するための処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１６】入力装置および表示装置を一体化した目標特性入力部の一例を示す図である。
【図１７】変曲点を水平移動させるときの操作を説明するための図である。
【図１８】変曲点を垂直移動させるときの操作を説明するための図である。
【図１９】停船中に目標Ｎ−Ｋ特性テーブルの設定を行う場合の処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップと目標Ｎ−Ｋ特性テーブルとに基づく目標Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出を説明するための図である。
【図２１】目標Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップに基づく最終Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出を説明するための図である。
【図２２】航行中に目標Ｎ−Ｋ特性テーブルの設定を行う場合の処理を説明するためのフローチャートである。
【図２３】ステアリングホイール、リモコンレバーおよび十字ボタンを用いた目標Ｎ−Ｋ特性テーブルの微調整操作を説明するための図である。
【図２４】十字ボタンを用いて目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを変更する際の処理例を説明するためのフローチャートである。
【図２５】タッチパネルを用いて目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを変更する際における操作領域の分類を説明するための図である。
【図２６】タッチパネルを用いて目標Ｎ−Ｋ特性テーブルを変更する際の処理例を説明するためのフローチャートである。
【図２７】目標Ｎ−Ｋ特性の設定の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２８】この発明の第２の実施形態に係る構成を説明するためのブロック図である。
【図２９】Ｎ−Ｋ特性テーブルの更新処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３０】Ｎ−Ｋ特性テーブルの更新処理の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図３１】この発明の第３の実施形態に係る転舵制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３２】第３の実施形態において収集される時系列データのイメージを示す図である。
【図３３】第３の実施形態におけるエンジン回転速度−ゲイン特性の算出を説明するための図である。
【図３４】この発明の第４の実施形態に係る転舵制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３５】第４の実施形態に係る転舵制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３６】エンジン回転速度−最大転舵角特性の算出を説明するための図である。
【図３７】エンジン回転速度−最大転舵角特性の算出例を示す図である。
【図３８】第４の実施形態における標準Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出を説明するための図である。
【図３９】第４の実施形態に係る目標特性入力部の一例を示す図である。
【図４０】第４の実施形態において変曲点を水平移動させるときの操作を説明するための図である。
【図４１】第４の実施形態において変曲点を垂直移動させるときの操作を説明するための図である。
【図４２】第４の実施形態における新しいＮ−Ｓ−Ｒ特性マップの算出を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１        船舶
２        船体
３        船尾
４        船首
５        中心線
６        操作卓
７        ステアリング操作部
７ａ      ステアリングホイール
７ｂ      操作角検出部
８        スロットル操作部
８ａ      リモコンレバー
８ｂ      レバー位置検出部
９        目標特性入力部
１０      船外機
１１      船外機ＥＣＵ
１２      ヨーレートセンサ
１３      リセットスイッチ
１４      入力装置
１５      表示装置
１６      インタフェース部
１７      インタフェース部
２０      航走制御装置
２１      フレーム
２２      電動モータ
２３      ネジ棒
２４      支持部材
２５      連結ブラケット
２６      スロットル制御部
２７      シフト制御部
２８      転舵制御部
２９      トリム角制御部
３０      推進ユニット
３１      取り付け機構
３２      クランプブラケット
３３      チルト軸
３４      スイベルブラケット
３５      転舵軸
３６      トップカウリング
３７      アッパケース
３８      ロアケース
３９      エンジン
４０      プロペラ
４１      ドライブシャフト
４２      プロペラシャフト
４３      シフト機構
４３ａ    駆動ギヤ
４３ｂ    前進ギヤ
４３ｃ    後進ギヤ
４３ｄ    ドッグクラッチ
４４      シフトロッド
４５      スタータモータ
４６      スロットルバルブ
４７      転舵ロッド
４８      エンジン回転検出部
４９      転舵角センサ
５０      舵取り機構
５１      スロットルアクチュエータ
５２      シフトアクチュエータ
５３      転舵アクチュエータ
５４      トリムアクチュエータ
５５      電動スロットル
５７      スロットル開度センサ
５８      シフト位置センサ
６０      記憶部
６１      目標転舵角算出モジュール
６２      Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ算出モジュール
６２Ｍ    Ｎ−Ｓ−Ｒ特性マップ記憶部
６３      Ｎ−Ｋ特性テーブル算出モジュール
６３Ｍ    Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部
６４      データ収集処理部
６５      定速航行判定部
６６      リセット処理モジュール
６６ｍ    不揮発性メモリ
６７      目標特性設定モジュール
６７Ｍ    目標Ｎ−Ｋ特性テーブル記憶部
６８      １次遅れフィルタ
６９      ゲイン算出部
７１      第１変曲点
７２      第２変曲点
７５      タッチパネル
７６      十字ボタン
７７      上ボタン
７８      下ボタン
７９      左ボタン
８０      右ボタン
８３      タッチペン
８３Ａ    クリックボタン
８４      特性変更ボタン
８５      変曲点選択ボタン
９０      カーソル
１００    Ｎ−Ｋ特性テーブル更新モジュール
１０１    Ｎ−Ｒｍ特性テーブル算出モジュール
１０１Ｍ  Ｎ−Ｒｍ特性テーブル記憶部
１０２    目標特性設定モジュール
１０２Ｍ  目標Ｎ−Ｓｍ特性テーブル記憶部
【図１】
0005139151.tif 000004
【図２】
0005139151.tif 000005
【図３】
0005139151.tif 000006
【図４】
0005139151.tif 000007
【図５】
0005139151.tif 000008
【図６】
0005139151.tif 000009
【図７】
0005139151.tif 000010
【図８】
0005139151.tif 000011
【図９】
0005139151.tif 000012
【図１０】
0005139151.tif 000013
【図１１】
0005139151.tif 000014
【図１２】
0005139151.tif 000015
【図１３】
0005139151.tif 000016
【図１４】
0005139151.tif 000017
【図１５】
0005139151.tif 000018
【図１６】
0005139151.tif 000019
【図１７】
0005139151.tif 000020
【図１８】
0005139151.tif 000021
【図１９】
0005139151.tif 000022
【図２０】
0005139151.tif 000023
【図２１】
0005139151.tif 000024
【図２２】
0005139151.tif 000025
【図２３】
0005139151.tif 000026
【図２４】
0005139151.tif 000027
【図２５】
0005139151.tif 000028
【図２６】
0005139151.tif 000029
【図２７】
0005139151.tif 000030
【図２８】
0005139151.tif 000031
【図２９】
0005139151.tif 000032
【図３０】
0005139151.tif 000033
【図３１】
0005139151.tif 000034
【図３２】
0005139151.tif 000035
【図３３】
0005139151.tif 000036
【図３４】
0005139151.tif 000037
【図３５】
0005139151.tif 000038
【図３６】
0005139151.tif 000039
【図３７】
0005139151.tif 000040
【図３８】
0005139151.tif 000041
【図３９】
0005139151.tif 000042
【図４０】
0005139151.tif 000043
【図４１】
0005139151.tif 000044
【図４２】
0005139151.tif 000045