オートパイロットの仕組みと各交通機関における自動操縦技術

オートパイロット（英語: autopilot）とは、乗り物を人の手によらず、機械装置によって自動的に操縦する装置やシステムの総称である。「自動操舵装置」や「自動操縦」とも呼ばれる。

概要

オートパイロットは、乗り物の進行方向や速度などを人間の手に代わって機械が制御する仕組みである。旅客機を代表とする航空機や、船舶などの大型乗り物において広く導入されてきた。

航空機のオートパイロット

現代の航空機運航システムにおいて、離陸は人間であるパイロットが手動で行う必要があるが、離陸後に安全高度に達した後の巡航、アプローチ、そして着陸に至るまでの大半の飛行段階でオートパイロットを利用することができる。

単純なシステムでは所定の方角と高度を維持してパイロットの負担を軽減するが、高度なシステムでは飛行管理装置（FMS）に入力された飛行計画に従った方角・高度の自動操作に加え、推力の調整まで行う。推力の調整機構はオートスロットルと呼ばれる。2人乗務のコックピットでは、問題発生時にオートパイロットへ操縦を任せ、パイロットがトラブルシューティングにあたるのが基本となっている。

また、全翼機のB-2のように垂直・水平尾翼がなく、常にオートパイロットによる補正がなければ飛行できない機体も存在する。さらに、GPS衛星の電波を利用して現在位置を測定し、予定経路との誤差を自動修正する機能も組み込まれている。着陸においては、計器着陸装置（ILS）を用いた自動着陸が行われる。

船舶のオートパイロット

船舶用オートパイロットは、広義には設定方位に船首方位を追従させる方位制御システムと、計画航路に船体位置を追跡させる航路制御システムに分類される。

大型船舶では、あらかじめ入力した航路に沿って船舶を進ませるシステムが普及している。しかし、船舶のオートパイロットには周囲の障害物を自動検知したり衝突を回避したりする機能は2023年時点では標準搭載されていない。接岸時の操船に関しても、波や潮汐、積載量による挙動の違いがあるため補助的システムにとどまっていたが、2021年には商船三井が通常営業の大型フェリーによる自動離着桟実験に世界で初めて成功している。

また、セーリング・ボート（ヨット）の分野では、風に対する船の向きを保つ機械式のウインドベーンや、GPSデータを基に電動でティラー（舵棒）を操作するティラーパイロットが利用されている。

鉄道における自動運転

鉄道は軌道上を走行するため車両側の制御項目が事実上速度のみであり、技術的難易度が比較的低く、1970年代以降は自動列車運転装置（ATO）による運行が実現している。