JPH068855B2 - 航海及び沿岸航行において衝突を起し兼ねない相手の危険な運動を指示するための方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 あらゆるケースのほぼ３分の２程度の海上での船舶の衝
突は、(1)レーダー航行にして光学的視界が低下してい
る時、(2)対抗して来る物があり、そのコースが鋭角い
交叉しているような時に生じている。一定速度で近づい
ている船舶においての各々の衝突状況はそれぞれの船舶
に関しその衝突相手に対して羅針方向探知を停止してい
ることに特徴があると言えよう。

一定速度で近ずく相手方の船舶に対して連続して羅針方
向探知をすると次のことが確認出来る。即ち 1.衝突の危険： 羅針方向探知の固定 2.全く衝突の危険なし： 巡回し続ける羅針方向探知 3.衝突の危険がある場合の相手の位置： 船首（尾）左側−右舷における探知の固定 船首（尾）右側−左舷における探知の固定 4.相手の危険は運動変更： 探知の回転が停止状態となる。

自己のコース変更に対しては次の様な法則が明らかとな
る。

一定方向へのコース変更は相手方の船首から離れ、そし
て相手の船尾の後ろを通過すること。

探知の回転方向と逆の方向へのコース変更は通過距離を
大きくする。

探知の回転方向と同一の方向へのコース変更は通過距離
を少なくする。

船舶の交流量が多く、危険な異常接近が起つた場合確実
に船を回避するように迅速な態度決定が成されるように
するために、船のブリツジ上ではレーダーを用いて予知
範囲内の船舶に対して連続して羅針方向探知の状態を次
のことを確定するよう監視が成されねばならない。即ち 1.衝突の危険が存在するか否か 2.衝突の危険がある場合その相手はどんな位置状態にあ
るかを確定する監視が成されねばならない。

光学的視界あるいはレーダー視界から羅針方向を定める
ための従来の方法は常に個々の方向探知を行ない、方向
探知の回転に推論を行なうため、従つて衝突の危険に対
して推論を行なうために、前述の方向探知のデイジタル
な読み上げ値が普通の方法で互に比較される。

既に船舶航行において適用されているような計算機を使
用した対衝突機構は相手方の船がたどるであろう航路に
ついての沢山の情報を提示する。

これらの情報は今迄たどつた航路を直線的にプロツトす
ることによつて得られるものである。

船長にはしかす余りにも多くの不確実な情報が与えられ
る。

本発明は、余分な沢山の情報を与えることなく直接船長
にインフオーメーション、即ちどれかある相手に衝突の
危険があるかどうかとか、結局回避船の運動を行わねば
ならないかどうかとか、相手に対して通過距離を大きく
取るためにはどんな方向にコースの変更が行われるべき
かとか、そのようなコース変更操船が期待するような結
果になるかどうかというようなインフオーメーションを
与えるより改良された方法及びこの方法を実施する装置
を創造することを課題とするものである。

この課題は本発明による方法によれば次のようにして解
決される。

即ち衝突を起こしうる危険な運動を有する他の船からレ
ーダー装置により受け取られた情報を方位角の形で表す
第一の水平座標と、距離の形の情報を表す第二の垂直座
標とを設定し、前記距離は、透視図式に減少するスケー
ルで表される観測者の視線に直角な第一の船を通るライ
ンに対する第二の船の距離であり、第二の船の方位角と
距離に従って表されるレーダーエコーを垂直に延ばし、
一方エコーの垂直な延長長さが第二の船の距離に反比例
し、第二の船のレーダーエコーの現在と過去の位置を表
示装置に表すことにより方位角と距離の変化の指示を更
に高めるのである。

この方法を実施するために特に有利には矩形スクリーン
を用いること、そしてそれに付属する電子線発生器が水
平偏向に対してはコンパス固定性の側方位探知に対応す
るエコー信号値を用い、垂直偏向に対しては距離に対応
するエコー信号値を用いることとを特徴とする指示装置
が役に立つものである。

従来のレーダー表示図の鳥瞰図が衝突を回避するため非
常に不完全な唯一の補助手段になつている一方、船長は
レーダー表示により直角座標系で起り兼ねない衝突相手
の無線羅針法から通常水平に向けられた注視方向に対応
して衝突を回避するための行なうべき操船に対する簡単
な補助手段を得るものである。

また本発明による方法は、主として、レーダー装置で捕
捉された衝突可能船からのエコーがその到着方向にした
がつて、コンパス方向を一定とした横方向方角として、
水平線に対する垂直線で、付設したビデオ装置の画面に
連続して表示されることに特徴がある。距離を表示する
ために、このエコーが到着時間差に応じて画面に表示さ
れるとより好ましい。

この方法の実施のためには矩形画面を採用するのが良
く、これに用いる電子銃はエコーのコンパス方向を一定
とした横方向の方角成分を水平偏向に、また距離成分を
垂直偏向に用いる。通常のレーダー画面における鳥瞰図
は衝突を避けるための手段としては、いわば不完全であ
るに対して、この矩形の、実際に水平線を注視するのと
同様としたシステムによるレーダー画面によつて、船長
は衝突を回避するための非常に簡素な手段を得、また、
必要な対策を案出する上での助けとできる。

本発明による画面の作成は衝突可能線に対する自船の航
行や風あるいは海流等の影響からは無関係である。ま
た、相手船の航行の絶対値を把握する必要もない。

本発明の更に個々の点及び特徴は以下の説明及び添付の
図面から明瞭となろう。尚図面では本発明に従う指示装
置の特に優れた実施形態のものが例示されている。

第１図で部分的に示された回転探知式レーダー装置の画
像スクリーンは通常の如く補助線で区分されている。自
身の場所は画像スクリーンの中心点“０”のところにあ
る。同心円は通常の如く距離を海里で表わし、この同心
円内にはエコーで生ずる対象物、ここでは起り兼ねない
衝突相手Ａ及びＢが表われている。座標Ｏ−Ｖは自己の
航行方向を示すものである。

スクリーン上に表わされた状況の場合２隻の船があり、
これらは初め位置Ａ′及びＢ′にあつたが、位置Ａ及び
Ｂに移動したものである。レーダースクリーンは順次発
行するように形成されているので、スクリーン上には光
の航路Ａ′−Ａ及びＢ′−Ｂが表われる。この光の航路
の経過は両方の起り兼ねない衝突相手の竜骨方向に対応
する。

船長が今迄は両方の指示された船が衝突を惹き起すかど
うかを確定しようとする場合には、図表方法を利用せざ
るを得なかつた。このために点Ａ′及びＢ′から出発し
て自己の航行方向Ｏ−Ｖに平行に線を引いた。位置変位
Ａ′からＡへ乃至はＢ′からＢへの間の時間内に走行し
た区間に相当する長さに前記の線を選定する間に、両方
の点Ａ″乃至Ｂ″を探知する。すると起り兼ねない衝突
の判断基準がＡ″からＡを越した連係線乃至はＢ″から
Ｂを越えた連結線が点Ｏを切るという点に存することに
なる。このことは明らかに起り兼ねない衝突相手Ａに対
する図示の位置がその場合に当る。それに対して何ら付
加的な操船が行われない限り起り兼ねない衝突相手Ｂは
その船尾で後方を走ることになろう。直線Ｂ″−Ｂが線
Ｏ−Ｖを切る点はレーダースクリーンの同心円上で予想
した通過距離にあることになる。

前述の説明で、起り兼ねない衝突の真実性を正確に知
り、予測することが船長にとつて極めて困難であるとい
うことがはつきりした。

本発明は、起り兼ねない衝突に対する主となる判断基準
が羅針方向探知は本質的に一定方向のままとなつている
という点にあるものだということから出発するものであ
る。

第２図に示すものは一般的に、水平線上に角度目盛を節
けた付加的指示装置を設けるものである。前記目盛は図
示の例では左舷40゜から右舷40゜までに区分されてい
る。レーダー装置に於て処理された信号を用いて両方の
起り兼ねない衝突相手Ａ及びＢの方向探知が表示され
る。第２図に従う指示装置のスクリーンはレーダー装置
と類似した方法で順次発光するように構成されており、
従つて相手Ａの方向探知は例えば33゜右舷にあることが
分かり、相手Ｂに対しては側面方向探知が約27゜から13
゜まで左方向左舷方向に向いていることが分る。この表
示によつて船長は一目で次のことが分る。即ち危険性は
相手Ａによつてのみ存し、相手Ｂは走り過ぎてしまつて
いるだろうことが分る。

図面から認定されるように水平線は可視装置のスクリー
ン上で水平になつている。可視装置上で水平線を均等に
分ける予知点は観察者及び当該船舶の予知視野内に設け
られる。その際可視装置のスクリーンは約４０cmの水平
方向拡がりを持ちうるものである。また電子的な航路上
で可視装置の目盛りを変えることも可能であり、従つて
より大きなあるいはより小さな側面方向探知領域が把捉
出来るものである。一般に予知点の両側20゜の範囲だけ
が可視装置上に表わされれば充分であろう。レーダー方
向探知器として応動しうるこの可視装置の映像がジヤイ
ロ羅針儀を用いてコースが固定される。必要な場合には
また可視装置の視野を任意の方向に向けることも出来
る。

本発明に従うレーダー方向探知器は船上で船舶レーダー
の従来の可視装置の上に設置される。レーダー方向探知
器と連結して船舶レーダー装置は特に有利には“忠実”
な表示が行われる。“忠実”な画像は計画された回避操
船のうち起り得る空間的な制限に関する迅速な解明が与
えられるに違いない。

起り兼ねない衝突相手のより改良され且つより完全な指
示は第３図に従う装置で可能となる。ここで回転探知式
レーダーから来るエコーは電子的に解析され、側面方向
探知と及び相手との距離とから直角座標に示される。水
平線上では前と同様側面方向探知が描かれ、水平線から
出発し相手との距離は上から下へ減るように非直線的目
盛上に表わされる。非直線的目盛分割は回転探知式レー
ダーのスクリーン上の円の距離に相当しうるものであ
る。

第３図から認定されるように相手Ａの方向は一定である
が、相手との距離ｄが常に減少しているが、このことは
コースの補正をしなければ衝突が起ることになる。これ
に対して相手Ｂの方は常に側面方向探知が減少している
ことが分る。順次発光するスクリーン上の信号をプロッ
トしたものから付加的に次のことが分る。即ち相手との
距離は成程短かくなる点０における予想線は尚通過距離
ｄ₁を切るだろうことが予測され、自分の船が相手Ｂに
到着する以前に自分のコースをよぎる。

第３図に示したと同様第４図には羅針直線で区分された
水平線の下に相手方のエコー信号が示されている。

エコー信号の下側の限界は第４図による図表では自己の
船舶の横方向軸あるいは横方向船軸への平行船（ａ及び
ａ_１）からの相手方対象物の最短距離を示すものであ
る。

第１図から相手との距離を決めるための同心補助円は第
３図の表示法では直線として、水平線に平行に延びるも
のとして示される。

第４図の表示法でこの補助円はほぼ楕円状に彎曲した線
となつている。水平線に平行して横方向船軸と等しい距
離の曲線が示されている。

第３図及び第４図による表示方法におけるエコー信号の
長さは次のように選定されるるものである。即ち表示法
の見た目での歪みに相当し、その長さは相手方の接近速
度に対する尺度となるように選定されているものであ
る。

第５図および第５Ａ図において、制御装置２はレーダー
アンテナ１を備え、入力信号で通常のレーダー画面３を
作動する。レーダー画面３に対する入力信号は同時に本
発明による表示装置４を作動し、必要な情報を供給す
る。本筋のレーダーシステムから一次信号を得、これか
ら目標物の方位と距離を指示するビデオ情報を検出す
る。さらに他の情報を付加的に抽出し、これからレーダ
ービームの零点通過のみを常時区分して船体の長軸方向
を表示装置４に指示する。ブロツク線図に示すように、
レーダーシステムからのアナログビデオ情報はまずＡ−
Ｄ変換器でデジタル信号に変換され、さらに後段のコン
ピュータ６に伝達される。このコンピュータは情報を本
発明の指示装置４に分岐し、ここで第２−４図に示すよ
うに可視表示される。通常のレーダー画面へ第１図のよ
うに現われる全てのエコーは、距離と角度が正確に規定
されている。その関係は直角座標で表わされる。前述の
コンピュータ６は指示装置４のために、この直角座標か
ら対数座標を形成する。矩形座標の一軸は距離を表わ
し、他の軸は実際の角度を表わす。このことは第２−４
図において水平方向の目盛が角度であることを意味す
る。コンピュータは実際の方位を認知するために他の入
力としてジヤイロコンパスからの情報を受ける。ジヤイ
ロコンパスは図中に記号７で示している。さらに、コン
ピュータ６は付加的に記憶装置８を備え、これは、指示
装置４に対する出力情報を所定時間記憶するものであ
る。このようにすれば、指示装置４に現在のエコーばか
りでなくそれ以前のエコーをも、例えば、第２−４図に
示すように、後の指示で側方方角の変化を見ることがで
きるように、表示することができる。

指示装置は、以前の情報を所定時間、さらに長く表示画
面に維持するようにし、実際に第２−４図に示すような
表示を達成する。本発明の要点は、特に連続側面方向を
明確に把握できるという、大きな技術的進歩にある（第
３、４図に示されたエコーＡ，Ａ″）。連続側面方向
は、相手船の位置が常に同じくコンパス角度上にあるこ
とを意味する。指示装置４に現われる情報が図のＢ，
Ｂ″のようにではなく、実質的に垂直な線となるような
ときに、船長や操舵手は衝突の危険があることを認知す
る。さらに、付加的に、指示装置には衝突可能船との間
にどれ程の距離があるかを示すスペースが表示される。

このようにして衝突の危険を指示装置から明確に認知で
きる。衝突は、例えば、相手船の旋回中に自船が方向転
換するときなどにも起り得る。しかし、指示装置は、側
方方角の変化を指示するばかりか、これを見ながら即座
に方角の変化や距離変化の遅速を知ることができるか
ら、船長や操舵手は衝突を避けるために必要な自船の操
船上の重要な指示を得る。

第５Ｂ，５Ｃ図は、本発明の指示装置における指示画面
である。エコー軌跡による６本の情報を有する第５Ｂ図
からは、上から延びてきている５本の軌跡（エコーＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）が自船に対して接近しつつあり、図に
示されるようにその距離を縮少しつつある対向するコー
スの船であることがわかる。６番目の軌跡（エコーＦ）
は画面の左舷にあつて、自船に対し衝突の危険なく追い
越して通過していく船であることを表わしている。現実
の危険は42゜付近に現在側方方角を有する船にある。表
示によれば、この船はすでに自船に対し１．８海里の位
置に接近しており、もし許容時間内に相手船あるいは自
船が方向転換をしなければ確実に自船と衝突する。第５
Ｃ図に示す第二の指示は上方右（エコーＡ）から始まる
軌跡として、自船のコースを一海里以下で右舷から左舷
へ横断する船を示している。全く衝突の危険がないコー
スをとつて自船と出合う第二の船（エコーＢ）は、しか
しながら、少なくとも１海里以下に自船に接近する。図
はついでに第三の船（エコーＣ）を示しており、これ
は、右舷から追尾して自船のコースを横断し、左舷に消
えている。この船は明らかに自船よりスピードが高い。
しかしこの場合もコースの交点はやはり１海里以下であ
る。

中央に視点を置いた全方位表示が概念としてあるが、こ
れには方領域に関して方位角の角度（水平面上のコンパ
ス角度）が隠閉されてしまうという大きな欠点がある。
海面には多くの危険物があつて、前進方向（接近に関し
ての最大速度）から接近してくるのであるから、この危
険物の方向転換や回転を早期に認知する必要がある。こ
の目的からして、特に前進領域における方位角の角度が
角閉されるのは良くない。

全方位表示は無視されるべきである レーダーは、レーダーアンテナ、レーダー画像装置、回
転角検出器（同期モーター）、解析器（マイクロもしく
はミニコンピラーター）および表示装置からなる。第６
図は、破線で囲んだＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのセクシヨンからな
る、水平表示装置のブロツク線図である。

距離の解析においてはカウンター１７を用いて距離を計
り、このカウンターのためのパルスは発振器１８から供
給される。カウンター１７のセロ・セツテイングはレー
ダー装置の一作動開始時にあつて、トリガパルスによつ
て行なわれ、このトリガパルスはレーダー受信器１２か
ら派生する。発振器１８の発信数は距離に比例する、エ
コー信号に対応したカウンター１７における刻々の値は
ビデオエバルーター（評価器）からのパルスで取り出さ
れ、介在したレジスター１９に伝達される。ビデオエバ
ルーターはエコー信号（全ビデオ信号）をレーダー受信
器１２から受ける。ビデオエバルーター１６からの転換
パルスは結果として、ミニコンを一時休止させる。この
休止期間はレジスター１９から距離信号をランダムアク
セス・メモリー(RAM)記憶器あるいはアキュムレーター
装置２３に移行させるのに利用される。

角度あるいは方位角の解析は次のように行なわれる。初
点はシンクロレシーバー１３であつて、これは回転アン
テナあるいはスキヤナー11（電気的波形による）に同期
して回転する。シンクロレシーバー１３にＡ−Ｄ変換器
１４が組み合わされ、これは回転角度をパルス数あるい
はパルス配列形態に変換する。変換器１４からのパルス
はカウンター１５で数えられる。角度あるいは方位角カ
ウンター１５は、回転アンテナあるいはスキヤナー１１
からのヘッドマスターパルスで零復帰され、このカウン
ターが常に回転アンテナあるいはスキヤナー１１の実際
の角度あるいは方位角を再生するようにしている。前述
のように距離解析の次の段階では、角度あるいは方位角
が介在し、レジスター15ａに移され、ついでビデオエバ
ルーターからのパルスによりRAM記憶装置２３に移され
る。これらの解析は距離の解析と並行して行なわれる。
記憶はミニコンの入力点20，21から行なわれる。

第６図に示すように、ビデオエバルーターは休止パルス
をマイクロプロセツサーに送り、また同時にレジスター
１９および15Ａにマイクロプロセツサーへの入力のため
にも送る。このようにして、カウンター１７からのレジ
スター１９における距離情報はビツトレジスター２１に
移され、さらにここからランダムアクセス メモリ（RA
M）２３に移される。パルスカウンター15からレジスタ
ー15Ａにおけ方位角情報はビツトレジスター２０に移さ
れ、さらにここからランダムアクセス・メモリー（RA
M）２３に移される。

水平表示の画面は次のようにして作られる。距離値と目
標角度あるいは方位角は“記憶解析”のプログラム記憶
装置（ROM）のプログラムで解析値に変換される。この
解析値は選定した透視画面に適応したものである。解析
値と所定指示（規準線、透視画面用指示格子）は表示装
置Ｄの指示器に入・出力部２５を介して伝達される。対
象物の円弧状航跡は、これに対応して透視表示の画面上
に表わされる。もし、表示装置に残光管を使用するなら
ば、記憶装置（ROM）２４に記憶されたプログラムに従
つて、所定時間の後に画面が消去されても記憶装置（RA
M）２３からの前回最新のものが再び表示される。この
ようにして、所定の程度に大きな遅延あるいは継続表示
時間をとることができる（水平表示／PPF表示参照）
（精密PPI表示） 第６図にブロツク線図で示される装置あるいはシステム
は、次のようないくつかの構成部材からなる。

(A) 通常の市販レーダー装置（ATLAS Company） (B) レーダー信号をコンピューターへ入力するために
距離と方位角（角度）に関して処理する装置（Digital
Equipment Company-PDPD 8A） (C) いわゆるミニコン、あるいはマイクロプロセツサ
ー、例えば、Digital Equipment Company（米国）のマ
イクロプロセツサーPD8A (D) 残光管（Tektronix 4010 デバイス） 第7，7A，8，8A図は同様な航行状況を二つのモードで表
わしたものである。ニアミス・コースにある４船と画面
上を自船に向つて衝突コースを移動してくる一船が認め
られる。補助線が水平表示上に付加されており、長円線
は自船に対する距離を直線は自船の進行方向に対する側
方距離を表わす。これらの補助線は位置の確認と通過距
離の把握を容易とする。

衝突の危険を把握する上での相違点： 水平表示（第７図、第７Ａ図参照） オペレータの視点が水平線に向いている。透視上の変位
が直角座標で表示される。

回避行物の規準：近接してくる船のコンパス方位の変
化。

PPI表示（第８図、第８Ａ図参照） オペレータは鳥瞰視点に居る。

相対的あるいは実質変位が自船位置に関する極座標で表
示される。

回避行物の基準：通過距離の予想。

通過距離の予想は、相手船が自船に対し限界に近接する
までその移動をプロツトすることで把握される。

Ａ 自船の位置 BC 相手船の相対移動 Ｖ コンパス方位角の変化 Ｐ 予想される通過距離 本発明の方法、すなわち、レーダーを用いて方位角を検
出し、また、全域を探査する装置によつて、海上におけ
る対象物との衝突のあらゆる危険性を指示する方法は、
レーダー装置が衝突の可能性ある対象物を捕え、そのエ
コーを付設したビデオ装置の画面上に透視による方位角
として連続的に示すこと、エコーをその探査された方向
に応じて水平線に対応する直線上に記録すること、およ
び、エコーをその時間的遅延に応じた距離値として、さ
らに画面上に水平表示で示すこと、のステツプを有して
いる。本発明装置は、近距離からのエコーを大なるビー
ム偏向で、遠距離からのエコーを少なるビーム偏向で画
面に表示する手段を備える。この装置は、透視よる方位
角に対応したエコー信号値に従つてエコー信号の水平変
位に応じて作動、および距離値に対応したエコー信号の
垂直変位に応じて作動する電子銃を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は２隻の予知領域内に位置し起り兼ねない衝突相
手が回転探知式レーダー装置の画像スクリーン上に示さ
れた部分図であり、第２図は従来の画像スクリーンの図
で、第１図による起り得る両方の衝突相手の側面方向探
知の表示を示す図であり、第３図は第２図に対して付加
的に起り兼ねない衝突相手の距離を表示する座標変換さ
れた画像スクリーンの図を示すものであり、第４図はエ
コー信号の下側限界が横方向船軸から最短距離あるいは
横方向船軸に対する平行線の最短距離を表わす画像スク
リーンの図にして、エコー信号の垂直の長さは次のよう
に選定されうるものである。則ち相手方の対象物の接近
速度に対する尺度をこの長さが表わすように選定されう
る図面である。 第５図、第５Ａ図は、本発明による制御方式の概要を示
すブロツク線図である。第５Ｂ、第５Ｃ図は発明の表示
装置における指示画面である。 第６図は、本発明実施例におけるより詳細なブロツク線
図、 第７図、第７Ａ図は、本発明による水平表示の例、 第８図、第８Ａ図は、「PPI」（精密図上位置指示）あ
るいはPPJによる表示画面である。 Ａ，Ｂ…起り兼ねない衝突相手たり得る船舶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−86369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−27493（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自船でレーダー装置を用いることにより表
   示装置で航海中の他の船のエコーの方位角を変化および
   距離の変化として航海中の船の危険な運動を指示する方
   法において、 衝突を起こしうる危険な運動を有する他の船からレーダ
   ー装置により受け取られた情報を方位角の形で表す水平
   座標と、距離の形の情報を表す垂直座標とを設定し、前
   記距離は、透視図式に減少するスケールで表され、レー
   ダーの方向に直角な自船を通るラインに対する該他船の
   距離であり、該他船の方位角と距離に従って表されるレ
   ーダーエコーの表示を垂直座標方向に延ばし、このエコ
   ーの表示の垂直の延長長さを該他船と自船との距離に反
   比例させ、さらに該他船のレーダーエコーを表示する線
   の履歴位置を表示装置に表すことにより方位角と距離の
   変化の指示をより目視に近くすることを特徴とする方
   法。