船体運動予測による離着岸操船時の衝突回避アシストシステムの研究開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04504
• Research Institution: Hiroshima National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 岩切 敬晃 広島商船高等専門学校, その他部局等, 助教 (10880776)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 船舶工学 / 自動制御 / シミュレータ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，航海士が離着桟操船を行う時に，操船ミスまたは機器の故障による岸壁衝突事故を回避・軽減するために，警報や操船支援情報を提供するシステムの研究開発を試みている．システム開発の為に計画した研究項目に対して以下の内容を実施した．
①船体運動予測モデルの研究開発について計画された「A.操縦運動モデルの構築」は練習船広島丸の操縦運動モデルはMMGモデルを元にして構築した．また「B.機械学習による予測精度向上」は練習船「広島丸」の離着岸操船データを元にして学習データを構築している．
現状は学習データから船体運動予測モデルの外乱影響等による誤差を修正するアルゴリズムを構築し，実装に耐えるモデルとする．
②岸壁衝突リスク判断システムの研究開発について計画された「A.操船方法」はベテラン航海士の緊急操船パターンの調査の為，55件のAISデータ収集と操船について直接調査を引き続き行っている．調査の結果で緊急操船のパターンを確認している．確認された緊急操船パターンを用いて「B.衝突予測システム」の開発を行っている．
③開発したシステム評価について「A.操船シミュレータ」はヘッドマウントディスプレイを用いたVR操船シミュレータの構築を行っている．実験想定海域の構築を完了し，対象船の外観の構築が完了した．また船橋内部の構築に取り掛かっている．次年度も引き続き対象船の構築を行い，①のMMGモデルを実装することで「B.評価実験」を行う予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度までの新型コロナウィルス禍の影響も収束に向かっているが，対面による授業の再開に加え，実習量の増加が影響し拡大しエフォートの比率が変動している．昨年度の遅延を回復しきれてはいないものの，広島丸の操船データの収集を再会できていると共に，緊急操船パターンの確認もできつつある．しかし衝突予測システムの調整が難航しており計画の遅延を回復しきれずにいる．

Strategy for Future Research Activity

①船体運動予測モデルの研究開発について「A.操縦運動モデルの構築」は完了したため，「B.機械学習による予測精度向上」に取り組む．構築した操縦運動モデルの計算結果との誤差を検討した学習データを構築する．学習データから機械学習手法により船体運動予測モデルの外乱影響等による誤差を修正するアルゴリズムを構築する．
②岸壁衝突リスク判断システムの研究開発について計画された「A.操船方法」は水先人への直接調査およびAISデータの収集と解析はデータの母数を増やすため次年度も継続して行う．また操船方法もパターン化できつつあるため「B.衝突予測システム」を継続して開発する．
③開発したシステム評価について「A.操船シミュレータ」対象船船橋内部の最終構築を行い，「B.評価実験」の評価方法等の具体的な計画の策定を行う．

Causes of Carryover

本研究は3か年計画であり，昨年度は2年次であった．当初の計画から遅延しつつあるが，推進方策に基づいて引き続き継続してシステムの開発を行う．
①岸壁衝突リスク判断システムの研究開発のため連携研究者との打合せおよび水先人への直接調査を継続して行うため，旅費として使用する予定である．②開発したシステム評価を行うためのVR操船シミュレータ用ヘッドマウントディスプレイの購入の為に使用する予定である．③研究成果発表の為に旅費として使用する予定である。