IT201600113495A1 - Metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale e relativo sistema - Google Patents
Metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale e relativo sistemaInfo
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Description
“Metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale e relativo sistema”
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente descrizione si riferisce al campo dei sistemi per la pianificazione e il controllo del percorso di un’imbarcazione in acque ristrette e in particolare a un metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale e relativo sistema.
Sfondo tecnologico
È noto che tutte le imbarcazioni di una certa dimensione, comprese le barche da diporto, sono equipaggiate con sistemi per la gestione elettronica della cartografia come, per esempio, sistemi in grado di caricare, visualizzare e interagire con le mappe digitali di determinate aree marine e/o portuali (“ENC”, dall’acronimo inglese, “Electronic Navigational Chart”) o sistemi certificati per la pianificazione e validazione del percorso (rotta) tra un punto di partenza e un punto di destinazione (“ECDIS”, dall’acronimo inglese, “Electronic Chart Display and Information System”).
Inoltre è altresì noto che le suddette imbarcazioni sono equipaggiate con sistemi di assistenza alla navigazione, detti “auto-pilota”, per il controllo automatico della timoneria al fine di mantenere la prora lungo la direzione della congiungente tra il punto di partenza e il punto di destinazione senza richiedere il continuo intervento dell’operatore sui comandi fisici.
Ancora, è altresì noto che certe imbarcazioni, a seconda delle dimensioni e del profilo operativo, sono equipaggiate con sistemi di assistenza alla navigazione, detti “track-pilot”, per il controllo automatico della timoneria al fine di mantenere l’imbarcazione lungo un percorso, descritto in termini di una sequenza ordinata di punti di riferimento o “way-point”, definito e validato tramite i suddetti sistemi di cartografia elettronica di tipo “ECDIS”.
Inoltre, è noto che certe imbarcazioni, per esempio gli “Offshore Supply Vessel” in ambito “Oil & Gas”, le navi posacavi in ambito mercantile e i cacciamine in ambito militare, sono equipaggiate con sistemi di assistenza alla manovra a bassa velocità, detti sistemi di “Track-Keeping” o “Dynamic Tracking”, che consentono di far percorrere automaticamente alla nave una determinata traccia secondo un profilo di velocità preprogrammato, tramite l’azione coordinat attuatori disponibili.
La manovra di avvicinamento al sito di ormeggio, per esempio nel caso di una barca di lusso di grandi dimensioni (altrimenti detta “Mega-Yacht” o “MY”) recantesi in una marina molto frequentata in condizioni di vento sfavorevoli, rappresenta un’operazione delicata che comporta un elevato rischio di collisione con altri natanti e richiede quindi un’esperienza marittima elevata non sempre disponibile su questo tipo di imbarcazioni.
È noto che in campo automobilistico sono stati resi disponibili sistemi di supporto al guidatore. Ad esempio, il cosiddetto “Collision Avoidance System” consente l’esecuzione automatica della frenata di emergenza tramite il feedback distanziale di uno o più sensori di distanza, preferenzialmente di tipo radar, integrati nella parte anteriore della carrozzeria del veicolo. Il cosiddetto “Lane Assist System” monitora il superamento della linea divisoria tra le due carreggiate e consente di riportare automaticamente il veicolo in carreggiata tramite il feedback integrato di un insieme di sensori di distanza, preferenzialmente di tipo ottico.
Tuttavia, lo scenario completamente differente, in termini di dinamica del mezzo, contes ambiente circostante, non rende però applicabili questi sistemi alla manovra di ormeggio di un natante in banchina.
A tal proposito, sono state proposte varianti dei suddetti sistemi di “Dynamic Tracking” mirate a supportare, tramite specifiche implementazioni delle funzioni di pianificazione e controllo automatico della rotta, la manovra di avvicinamento di un’imbarcazione al sito di ormeggio.
Oggigiorno, in una continua evoluzione dei sistemi per la pianificazione e il controllo della rotta di un’imbarcazione, è fortemente sentita l’esigenza di garantire un controllo della manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, il più possibile tempestivo, preciso e affidabile, eventualmente anche in condizioni meteo avverse (per esempio vento sfavorevole) dall’area prescelta per l’avvio della manovra di ormeggio fino alla postazione per la presa degli ormeggi in banchina.
Sommario
Lo scopo della presente descrizione è quello di escogitare e mettere a disposizione un metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale che consenta di ovviare almeno parzialmente agli in sopra lamentati con riferimento alla tecnica nota e in particolare che sia in grado di soddisfare il più possibile la suddetta esigenza.
Tale scopo è raggiunto da un metodo in accordo alla rivendicazione 1.
Forma oggetto della presente invenzione anche un sistema di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del metodo e relativo sistema secondo l’invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui: - la figura 1 mostra mediante uno schema a blocchi funzionale un sistema di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;
- la figura 2 mostra schematicamente un esempio di imbarcazione con alcuni componenti del sistema della figura 1;
- la figura 3 illustra, mediante un diagramma a blocchi, un metodo di supporto alla mano
di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;
- la figura 4 mostra schematicamente una mappa digitale rappresentativa di un’area portuale, impiegabile nel metodo della figura 1;
- le figure 5, 6, 7 e 8 illustrano schematicamente una porzione della mappa digitale della figura 4 in cui sono mostrate rispettive fasi del metodo della presente invenzione in accordo a diverse forme di realizzazione; - le figure 9-11 illustrano schematicamente porzioni di mappe digitali in cui sono mostrate rispettive fasi del metodo della presente invenzione in accordo a ulteriori forme di realizzazione, e
- le figure 12 e 13 illustrano schematicamente un sistema di riferimento geografico piano in cui sono rappresentate simbolicamente elementi impiegabili e elaborabili nel metodo della presente invenzione in accordo a una ulteriore forma di realizzazione.
Descrizione dettagliata
Si fa presente che nelle figure elementi uguali o analoghi saranno indicati con gli stessi riferimenti numerici e/o alfanumerici.
Con riferimento alle figure 1 e 2, viene ora descritto un sistema 100 di supporto
approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, nel seguito anche semplicemente sistema, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione.
Ai fini della presente descrizione, per “manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio” s’intende una manovra di avvicinamento dell’imbarcazione, a partire dall’ingresso nell’area portuale, ad un sito di ormeggio destinato all’imbarcazione.
Con riferimento in particolare alla figura 2, si osservi che l’imbarcazione, indicata nelle figure con il riferimento 200, è atta a eseguire la manovra di approccio su un rispettivo piano di manovra P, corrispondente al piano dell’acqua.
In maggior dettaglio, l’imbarcazione 200 presenta un primo asse di riferimento N1 (ad esempio l’asse longitudinale, indicato anche come asse “X”) passante per il centro imbarcazione e orientato verso prora, un secondo asse di riferimento N2 (indicato anche come asse “Y”) passante per il centro imbarcazione, ortogonale al primo asse N1 e orientato verso dritta, il primo asse N1 e il secondo asse N2 giacciono sul piano di manovra P, un terzo asse di riferimento N3 (indicato anche come asse “Z”) passante per il centro nave e
il basso, ortogonale al piano di manovra P.
Ai fini della presente descrizione, per imbarcazione s’intende qualsiasi mezzo navale o nautico, di piccole dimensioni (fino a un massimo di 30 metri di lunghezza) o grandi dimensioni (fino a 80 metri e oltre di lunghezza), che necessita di una specifica manovra di ormeggio, semi-automatica, automatica o manuale, rispetto a uno o più oggetti disposti sul piano di manovra P.
Con riferimento alla figura 1, il sistema 100 comprende una prima unità di elaborazione dati 101, ad esempio un microcontrollore o un microprocessore.
Il sistema 100 comprende inoltre una prima unità di memoria (non mostrata nelle figure), interna o esterna alla prima unità di elaborazione dati 101, configurata per immagazzinare sia codici programma (logiche di controllo) caricabili e eseguibili dalla prima unità di elaborazione dati 101 per implementare un metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, descritto nel seguito, sia i dati acquisiti e elaborati dalla prima unità di elaborazione dati 101 durante l’implementazione del suddetto metodo e di qualsiasi altra funzione automatica la cui esecuzione è demandata alla prima unità di elaboraz
Il sistema 100 comprende inoltre un pannello di controllo 102 per un operatore, operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati 101.
Il pannello di controllo 102 è configurato per consentire a un operatore di impartire comandi alla prima unità di elaborazione dati 101 e, conseguentemente, ai componenti del sistema 100 operativamente collegati a essa, come verrà descritto nel seguito.
A tal proposito, il pannello di controllo 102 comprende preferibilmente una pluralità di comandi fisici comprendente, ad esempio, una leva tipo “joystick” a tre gradi di libertà avente una leva per i due gradi di libertà orizzontali, ovvero paralleli al piano di manovra P dell’imbarcazione 200, e una manopola per il terzo grado di libertà rotazionale, ovvero verticale rispetto al piano di manovra P dell’imbarcazione 200, e una pluralità di tasti a pressione.
Il pannello di controllo 102 comprende inoltre un monitor preferibilmente in tecnologia a schermo tattile (“touch-screen”) per consentire all’operatore di interagire con la prima unità di elaborazione dati 101 e di visualizzare i dati elaborati.
Ritornando alla figura 1, il siste
inoltre una pluralità di sensori 103 di distanza ciascuno dei quali è operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati 101.
Con riferimento ora anche alla figura 2, ciascun sensore di distanza di detta pluralità di sensori 103 di distanza è configurato per rilevare una distanza relativa tra il sensore di distanza e un oggetto 201 (illustrato schematicamente) lungo una direzione inclinata rispetto a un asse di riferimento dell’imbarcazione 200 di uno stabilito angolo.
Per “oggetto” s’intende qualsiasi oggetto sviluppantesi parallelamente a un primo asse di riferimento A1 (illustrato nella figura 2 con una linea tratteggiata) del piano di manovra P dell’imbarcazione 200, rispetto al quale l’imbarcazione 200 necessita di accostarsi durante e a completamento della manovra di ormeggio. Esempi dell’oggetto 201 possono essere la banchina di un molo, il fianco di un’altra imbarcazione, la poppa di un’altra imbarcazione e così via.
Si fa presente che ciascun sensore di distanza di detta pluralità di sensori 103 di distanza è configurato per trasmettere un rispettivo segnale di misura lungo la direzione inclinata rispetto a un asse di riferimento dell’imbarcazione 200 di uno stabilito angolo.
Si fa presente che nel caso di
distanza disposto a prora o a poppa, l’asse di riferimento è il primo asse di riferimento N1 dell’imbarcazione 200 (indicato anche come asse “X”) mentre nel caso di un sensore di distanza disposto a sinistra o a dritta, l’asse di riferimento dell’imbarcazione 200 è il secondo asse di riferimento N2 (indicato anche come asse “Y”).
Ciascun sensore di distanza della pluralità di sensori 103 di distanza è preferibilmente di tipo Radar o altra tecnologia equivalente in grado di garantire un intervallo di misura avente come limite inferiore non più di un 1 metro e come limite superiore almeno 100 metri per imbarcazioni di piccole dimensioni e almeno 300 metri per imbarcazioni di grandi dimensioni, con una precisione di misura inferiore a 0.1 metri nel caso di oggetti o ostacoli stazionari (ad esempio, la banchina di un molo o un’imbarcazione ormeggiata).
Per quanto riguarda la distribuzione della pluralità di sensori 103 di distanza, il sistema 100 è modulare in quanto tale distribuzione può vantaggiosamente variare liberamente in numero e posizione lungo il perimetro esterno dello scafo dell’imbarcazione 200 a condizione che sia assicurata un’adeguata copertura dei lati dell’imbarcazione 200 interessati all’ormeggio a banchina.
Con riferimento all’esempio della figura 2, nel caso di un’imbarcazione 200 di grandi dimensioni, la pluralità di sensori 103 di distanza comprende preferibilmente sette sensori di distanza: un primo sensore S1 di distanza collocato a prora, sul centro dell’imbarcazione 200; un secondo sensore S2 di distanza e un terzo sensore S3 di distanza collocati a poppa, rispettivamente sul lato di dritta e di sinistra dell’imbarcazione 200; un quarto sensore S4 di distanza e un quinto sensore S5 di distanza collocati sul fianco destro dell’imbarcazione 200, rispettivamente a proravia e poppavia; un sesto sensore S6 di distanza e un settimo sensore S7 di distanza collocati sul fianco sinistro, rispettivamente a proravia e poppavia.
In accordo a una forma di realizzazione, ciascun sensore di distanza della pluralità di sensori di distanza 103 è rimuovibile e dotato di un opportuno sistema meccanico per l’aggancio fuori dallo scafo e la regolazione di altezza / tilt per garantire l’adeguata copertura dell’ambiente circostante l’imbarcazione 200.
In accordo a un’altra forma di realizzazione, alternativa alla precedente, ciascun sensore di distanza della pluralità di sensori di distanza 103 è fisso e integrato nel fasciame esterno dello scafo dell’imbarcazione 200 a una stabilita
al livello dell’acqua per evitare interferenze con la superficie ondosa e garantire un sufficiente margine per le variazioni di galleggiamento dell’imbarcazione 200.
Ritornando in generale al sistema 100 della forma di realizzazione della figura 1, il sistema 100 comprende inoltre una pluralità di attuatori 104 ciascuno dei quali operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati 101.
Un attuatore di detta pluralità di attuatori 104 è configurato per applicare una o più forze in corrispondenza di un sensore di distanza di detta pluralità di sensori 103 lungo la direzione inclinata rispetto all’asse di riferimento N1 (o N2) dell’imbarcazione 200, indicato anche come asse “X” (o come asse “Y”) di uno stabilito angolo, al fine di movimentare l’imbarcazione 200.
Esempi di attuatori sono un’elica poppiera a linea d’asse, un timone, un’elica di manovra, e così via.
Per quanto riguarda la configurazione e la distribuzione della pluralità di attuatori 104 sull’imbarcazione 200, il sistema 100 è compatibile con qualsiasi configurazione di attuatori, senza quindi distinguere in numero, tipo e collocazione, purché risultino soddisfatti gli stessi requisiti posti per i sistemi di posizionamento dinamico o
configurazione degli attuatori sia capace di generare in maniera indipendente una data forza longitudinale, una data forza trasversale e un dato momento rispetto a un asse di riferimento verticale (non mostrato nelle figure) passante per il centro dell’imbarcazione e ortogonale rispetto al piano di manovra P.
In questo modo, il sistema 100 è vantaggiosamente in grado di controllare in maniera indipendente il moto longitudinale, il moto trasversale e la direzione della prora dell’imbarcazione 200.
Con riferimento ancora all’esempio della figura 2, tipica per numerose imbarcazioni di grandi dimensioni, la pluralità di attuatori 104 del sistema 100 è distribuita secondo una stabilita configurazione che comprende: una prima elica poppiera a linea d’asse E1 e una seconda elica poppiera a linea d’asse E2 collocate, rispettivamente, sul lato di sinistra e di dritta dell’imbarcazione 200, per la propulsione principale in marcia avanti e addietro; un primo timone T1 e un secondo timone T2, collocati rispettivamente dietro alla prima elica poppiera E1 e alla seconda elica poppiera E2, per il governo principale della prora dell’imbarcazione 200; un’elica di manovra prodiera E3, per il supporto al governo della prora dell’imbarcazione 200 nel caso di basse velocità di avanzo
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, mostrata nella figura 1, il sistema 100 comprende inoltre almeno un sensore 105 di riferimento di direzione dell’imbarcazione 200 rispetto al primo asse di riferimento N1, al secondo asse di riferimento N2 (passanti per il piano di manovra P) e il terzo asse di riferimento N3 (ortogonale al piano di manovra P), già definiti in precedenza.
Il suddetto sensore 105 di riferimento di direzione dell’imbarcazione 200 è operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati 101.
Un esempio di sensore 105 di riferimento di direzione su tre assi è un sensore giroscopico triassiale.
Si fa presente che il suddetto sensore 105 di riferimento di direzione dell’imbarcazione 200 è configurato per rilevare, lungo il primo asse di riferimento N1, il moto angolare di rollio, lungo il secondo asse di riferimento N2, il moto angolare di beccheggio, lungo il terzo asse di riferimento N3, moto angolare della prora.
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, mostrata nella figura 1, il sistema 100 comprende inoltre almeno un sensore 106 di riferimento di posizione dell’imbarcazione 200 sul pian operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati 101.
Un esempio di sensore 106 di riferimento di posizione sul piano di manovra P è un sensore di tipologia DGPS (dall’acronimo inglese, “Differential Global Positioning System”) per la misura della posizione dell’imbarcazione su un piano XY (ad esempio il piano di manovra P) rispetto alla terra-ferma.
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, mostrata nella figura 1, il sistema 100 comprende inoltre almeno un sensore di tipo anemometrico 107 di riferimento ambientale, operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati 101.
Un esempio di sensore 107 di riferimento ambientale è un sensore ultrasonico 2D configurato per la rilevazione di velocità e direzione del vento incidente sull’imbarcazione 200, rispetto al piano di manovra P e al primo asse di riferimento N1 dell’imbarcazione 200.
Inoltre, in accordo a una ulteriore forma di realizzazione, mostrata nella figura 1, il sistema 100 comprende un’unità video 108, operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati 101, configurata per acquisire una vista a 360° dell’ambiente circostante l’imbarcazione 200.
Esempi di unità video 108 sono una o più telecamere montate su uno o più alberi dell’imbarcazione 200 o un drone aereo dotato di telecamera orientabile.
In accordo alla forma di realizzazione della figura 1, il sistema 100 comprende inoltre una seconda unità di elaborazione dati 109, ad esempio un microprocessore o un microcontrollore, operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati 101.
Il sistema 100 comprende inoltre una seconda unità di memoria (non mostrata nelle figure), interna o esterna alla seconda unità di elaborazione dati 109, configurata per immagazzinare sia codici programma (logiche di controllo) caricabili e eseguibili dalla seconda unità di elaborazione dati 109 per implementare un modello di simulazione della manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale impiegabile in un metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio di un’area portuale, descritto nel seguito, sia i dati acquisiti e elaborati dalla seconda unità di elaborazione dati 109, in particolare, i risultati delle simulazioni di manovra eseguite dall’operatore tramite il suddetto modello di simulazione.
Il modello di simulazione dinamica è configurato per riprodurre una manovra dell’imbarcazione 200 ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale sulla base di informazioni rappresentative della suddetta manovra di ormeggio fornite da un operatore e di informazioni rappresentative delle condizioni meteorologiche dell’area portuale.
Inoltre, la seconda unità di memoria comprende una pluralità di mappe digitali rappresentative di aree portuali all’interno delle quali l’imbarcazione 200 può eseguire una manovra di approccio a un rispettivo sito di ormeggio. Un esempio di mappa digitale della suddetta pluralità di mappe digitali è illustrato nella figura 4.
In accordo a una forma di realizzazione, la seconda unità di elaborazione dati 109 è configurata per consentire di sovrapporre a una mappa digitale rappresentativa di un’area portuale dati aggiuntivi impostati manualmente dall’operatore per la descrizione di una stabilita rotta da seguire durante una stabilita manovra di approccio dell’imbarcazione 200 ad un sito di ormeggio sulla base di informazioni fornite all’imbarcazione 200 prima dell’ingresso nell’area portuale dal responsabile della banchina tramite sistemi di comunicazione installati a bordo dell’imbarcazione 200.
Si fa presente che sia il modello dinamica sia le pluralità di cartografie digitali sono caricabili e eseguibili dalla prima unità di elaborazione dati 101 durante l’esecuzione del metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale.
Infatti, ritornando in generale al sistema 100 della figura 1, si ribadisce che la prima unità di elaborazione dati 101 è configurata per eseguire le fasi del metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, descritto nel seguito.
Con riferimento ora anche alla figura 3 e alle figure 4-13, viene ora descritto un metodo 300, come indicato nella figura 3, di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione 200 ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale, nel seguito anche semplicemente metodo.
Con riferimento alla figura 4, un’area portuale 400 comprende una pluralità di siti (o aree) di ormeggio 401 distribuite all’interno dell’area (o zona) portuale 400, lungo una o più banchine di ormeggio. Nell’esempio della figura 4, molte dei siti (o aree) di ormeggio della pluralità di siti di ormeggio 401 sono occupate da una rispettiva imbarcazione ormeggiata.
Si noti che lo specchio d’ac
dell’area portuale 400 rappresenta il piano di manovra P dell’imbarcazione 200.
Inoltre, sempre con riferimento alla figura 4, la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 può essere eseguita lungo una stabilita rotta R1 da una stabilita prima posizione P1 a una stabilita seconda posizione P2.
Al termine della manovra di approccio, la stabilita seconda posizione P2 è adiacente, ovvero in prossimità, a un’area O1 di ormeggio, appartenente alla suddetta pluralità di siti di ormeggio 401, dell’imbarcazione 200.
Ritornando alla figura 3, il metodo 300 comprende una fase simbolica di inizio ST.
Il metodo 300 comprende inoltre una fase di impostare 301, ad opera di un operatore tramite un pannello di controllo 102 di una prima unità di elaborazione dati 101, la prima posizione P1 e la seconda posizione P2 della stabilita rotta R1. Si veda al proposito anche la figura 5.
Tale fase di impostare si concretizza ad esempio nell’indicare digitalmente su una mappa digitale rappresentativa dell’area portuale 400 la prima posizione P1 e la seconda posizione P2.
Il metodo 300 comprende inoltre una fase di impostare 302, ad opera dell’operato pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, la stabilita rotta R1.
In una forma di realizzazione, illustrata nella figura 6, la fase di impostare 302 la stabilita rotta R1 comprende una fase di stabilire 303, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, una pluralità di punti WP distribuiti sulla stabilita rotta R1, la distribuzione della pluralità di punti WP essendo rappresentativa di una stabilita rotta preliminare impostata dall’operatore sulla base della propria esperienza marinara e/o di una serie di informazioni rappresentative dell’area portuale 400, come ad esempio la configurazione dell’area (o zona) portuale, la presenza di altre imbarcazioni, il sito (o area) di ormeggio e le condizioni meteorologiche. Si veda ad esempio la figura 6.
Si noti anche che tale fase di stabilire 303 la pluralità di punti WP si concretizza nell’indicare digitalmente sulla mappa digitale rappresentativa dell’area portuale 400 la pluralità di punti WP.
In una forma di realizzazione, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, successivamente alla fase di stabilire 303 la pluralità di punti WP, la fase di impostare 302 la
R1 comprende una fase di assegnare 304, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, a ciascun punto della pluralità di punti WP un primo valore rappresentativo della velocità di avanzamento dell’imbarcazione e un secondo valore rappresentativo della direzione di avanzamento dell’imbarcazione 200 rispetto al piano di manovra P.
Si noti che ciascun primo valore rappresentativo della velocità di avanzamento dell’imbarcazione 200 e il secondo valore rappresentativo della direzione di avanzamento dell’imbarcazione 200 rispetto al piano di manovra P sono impostati preliminarmente dall’operatore sulla base della propria esperienza marinara e/o di una serie di informazioni rappresentative dell’area portuale 400.
Ritornando alla forma di realizzazione della figura 3, il metodo 300 comprende inoltre una fase di simulare 305, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, la stabilita rotta R1 dell’imbarcazione 200 dalla prima posizione P1 alla seconda posizione P2.
Tale fase di simulare 305 è eseguita implementando, ad opera della seco elaborazione dati 109 operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati 101, un modello di simulazione dinamica configurato per riprodurre una manovra di ormeggio dell’imbarcazione 200 sul piano di manovra P almeno sulla base di stabilite condizioni meteorologiche dell’area portuale 400.
In una forma di realizzazione, la fase di simulare 305 comprende una fase di fornire 306, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, alla seconda unità di elaborazione dati 109 le stabilite condizioni meteorologiche dell’area portuale 400.
Tali stabilite condizioni meteorologiche dell’area portuale 400 possono essere fornite dal responsabile di banchina tramite i sistemi di comunicazione installati a bordo dell’imbarcazione 200 oppure ricavati dalle previsioni meteorologiche.
Si fa presente che il fatto che lo scenario previsto sia quello di eseguire manovre di approccio a siti (aree) di ormeggio all’interno di un’area portuale, quindi un’area protetta, consente di includere nel modello di simulazione dinamica solo l’effetto del vento, evidentemente trascurando eventuali effetti del mare e di corrente marina.
L’eventuale effetto dell’agitazion
all’interno dell’area portuale può essere comunque filtrato dalla prima unità di elaborazione dati 101 durante una fase di eseguire automaticamente la manovra di approccio al sito di ormeggio, descritta nel seguito, così da non interferire su un comando di retroazione previsto durante la suddetta fase di simulare 305. Pertanto, l’eventuale effetto dell’agitazione ondosa residua non deve essere modellato nella simulazione.
Per una più realistica riproduzione dell’azione del vento, l’effetto delle raffiche è incluso nel modello di simulazione dinamico, tramite una rappresentazione spettrale delle fluttuazioni della velocità del vento rispetto al valore nominale riferito a 10 m sul livello del mare.
La fase di simulare 305 è eseguita dall’operatore tramite il pannello di controllo della prima unità di elaborazione dati 101 eseguendo virtualmente una manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 lungo la stabilita rotta R1 dalla prima posizione P1 alla seconda P2.
Tale simulazione può essere ovviamente ripetuta più volte fintanto che la stabilita rotta R1 dalla prima posizione P1 alla seconda posizione P2 non venga eseguita in un modo ritenuto soddisfacente e ottimale dall’operatore.
In una forma di realizzazione, non mostrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di simulare 305 è eseguita, ad opera dell’operatore, in modalità “offline” prima dell’ingresso dell’imbarcazione 200 nell’area portuale.
Ciò consente di riprodurre in un ambiente virtuale realistico la stabilita manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio per l’effettiva configurazione di ormeggio e le effettive condizioni del vento presso il sito di ormeggio.
In accordo ad una forma di realizzazione, non mostrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, l’operatore può eseguire la simulazione della manovra di approccio desiderata, sia in tempo reale che in tempo accelerato, interagendo fisicamente con il modello di simulazione dinamica tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101.
In accordo a una forma di realizzazione, non mostrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di simulare 305 comprende una fase di confrontare visivamente, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione
mappa digitale rappresentativa dell’area portuale 400 la manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio simulata rispetto alla manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio impostata preliminarmente sulla mappa digitale.
In accordo a una forma di realizzazione, non mostrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di simulare 305 è eseguita, ad opera della seconda unità di elaborazione dati 109 sulla base del modello di simulazione dinamica, in maniera continuativa per proiettare in avanti nel tempo la posizione e la disposizione (velocità di avanzamento e direzione di avanzamento rispetto al piano di manovra P) dell’imbarcazione 200, sulla base delle condizioni meteorologiche e dei comandi attuali dell’imbarcazione 200.
Si noti che, ad esempio, la fase di simulare 305 può essere eseguita proiettando in avanti la posizione e la disposizione dell’imbarcazione 200 di un minuto rispetto al tempo attuale.
Come illustrato a titolo di esempio nella figura 7, durante la simulazione, le suddette informazioni possono essere vantaggiosamente visualizzate sulla mappa digitale dell’area portuale 400 al fin l’operatore nella decisione da prendere sull’impostazione della manovra simulata.
Ritornando alla figura 3, il metodo 300 comprende inoltre una fase di memorizzare 307, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, la stabilita rotta R1 simulata in una prima unità di memoria operativamente associata alla prima unità di elaborazione dati 101.
In accordo a una forma di realizzazione, non mostrata nelle figure, la fase di memorizzare 307 la stabilita rotta R1 simulata comprende una fase di memorizzare una sequenza di detti primo valore rappresentativo della velocità di avanzamento dell’imbarcazione 200 e secondo valore rappresentativo della direzione di avanzamento dell’imbarcazione 200 rispetto al piano di manovra P, rappresentativa della stabilita rotta R1 simulata.
In accordo a una forma di realizzazione, non mostrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, il metodo 300 può comprendere una fase di caricare, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101 su richiesta dell’operatore tramite il pannello di controllo 102, una stabilita rotta R1 memorizzata nella
memoria.
Si noti che tale stabilita rotta R1 può essere una stabilita rotta R1 simulata oppure una stabilita rotta R1 impostata preliminarmente dall’operatore.
In una forma di realizzazione, la fase di caricare la stabilita rotta R1 memorizzata comprende una fase caricare una sequenza di detti primo valore di velocità di avanzamento dell’imbarcazione 200 e secondo valore di direzione di avanzamento dell’imbarcazione 200 rispetto al piano di manovra P memorizzata nella prima unità di memoria.
In accordo a una forma di realizzazione, non mostrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, il metodo 300 comprende una fase di eseguire, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, una manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio, sulla base della stabilita rotta R1 caricata dalla prima unità di memoria, in modalità “off-line”.
A tal proposito e in maggior dettaglio, in modalità “off-line”, la prima unità di elaborazione dati 102, configurata per eseguire il metodo di supporto alla manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio, abilita la comunicazione con la seconda unità di elaborazione dati 109, collegata all di memoria nella quale è immagazzinato il modello di simulazione dinamica, e disabilita la comunicazione con la pluralità di attuatori 104.
In questo modo, il supporto alla manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101 e descritto nel dettaglio nel seguito, non viene quindi attuato fisicamente sull’imbarcazione 200 ma sul modello di simulazione dinamica della stessa imbarcazione e i risultati di tale ulteriore simulazione sono visualizzati sulla mappa digitale rappresentativa dell’area portuale 400 in qualità di ulteriore supporto all’operatore nell’impostazione della manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio.
Ritornando alla figura 3, il metodo 300 comprende inoltre una fase di condurre 308, ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo 102 della prima unità di elaborazione dati 101, l’imbarcazione 200 nella prima posizione P1 della stabilita rotta R1.
Inoltre, il metodo 300 comprende una fase di caricare 309, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, su richiesta dell’operatore tramite il pannello di controllo 102, la stabilita rotta R1 simulata memorizzata nella prima unità d
Il metodo 300 comprende inoltre una fase di eseguire 310, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, una manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 sulla base della stabilita rotta R1 caricata dalla prima unità di elaborazione dati dalla prima posizione P1 alla seconda posizione P2.
La fase di eseguire 310 comprende una fase di controllare 311, ad opera della prima unità di elaborazione dati, la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 confrontando la rotta eseguita dall’imbarcazione con la stabilita rotta caricata dalla prima unità di elaborazione dati 101.
In maggior dettaglio, in una forma di realizzazione, la fase di controllare 311 è eseguita, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, in modalità “on-line”.
In accordo alla modalità “on-line”, la prima unità di elaborazione dati 101 controlla direttamente la pluralità di attuatori 104 sulla base di un segnale di errore di traccia della rotta rilevabile durante il confronto tra la rotta eseguita dall’imbarcazione con la stabilita rotta caricata dalla prima unità di elaborazione dati 101.
Pertanto, il controllo dell’imbar questo caso, è quindi attuata fisicamente sull’imbarcazione 200 consentendo vantaggiosamente di eseguire in maniera completamente automatica la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1.
In accordo a una forma di realizzazione, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, il confronto della rotta eseguita dall’imbarcazione 200 con la stabilita rotta caricata dalla prima unità di elaborazione dati 101 può essere eseguita dall’operatore visivamente sulla mappa digitale visualizzata sul pannello di controllo 102, al fine di supportare la decisione su come proseguire la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 stessa.
A titolo di esempio, nel caso di possibile interferenza con ostacoli esterni, quali altre imbarcazioni, banchine o altre strutture presenti nell’area portuale 400, l’operatore può decidere di interrompere l’esecuzione automatica e tornare al controllo semi-automatico o completamente manuale dell’imbarcazione 200.
In accordo a una forma di realizzazione, non illustrata nella figura 3, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precede controllare 311 comprende una fase di monitorare continuativamente, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 il feedback della pluralità di sensori di distanza 103 installati sull’imbarcazione 200 al fine di assistere l’operatore nell’evitare possibili collisioni con eventuali ostacoli lungo la stabilita rotta R1.
In accordo a una forma di realizzazione, in combinazione a una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di controllare 311 comprende inoltre una fase di prevedere, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101 sulla base del modello di simulazione dinamica, durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1, uno stabilito spazio minimo di arresto dell’imbarcazione 200 nelle attuali condizioni, dell’ordine di alcune lunghezze imbarcazione, sia nel caso di manovra di arresto di emergenza (altrimenti detta “crash-stop”) rettilineo sia per manovra di arresto di emergenza al massimo angolo di sterzata (“steering”) rispettivamente a sinistra e a dritta.
Con riferimento anche alla figura 8, in accordo a una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte i
metodo 300 comprende inoltre una fase di mostrare graficamente, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, sulla mappa digitale rappresentativa dell’area portuale 400, un’area di sicurezza AS attuale dell’imbarcazione 200 rispetto a un ostacolo 201, in sovrapposizione al settore di rilevazione dei sensori di distanza prodieri della pluralità di sensori 103 dell’imbarcazione 200.
L’area di sicurezza AS, ad esempio di forma triangolare o di cono, è ricostruita sulla base delle previsioni del modello di simulazione dinamica.
Sempre con riferimento alla figura 8, l’area di sicurezza AS comprende: un primo settore AS1, ad esempio illustrato con un primo colore, rappresentativo di una prima area spazzata dall’imbarcazione nel caso di una manovra di “crash-stop” avviata al momento attuale; un secondo settore AS2, ad esempio di un secondo colore, rappresentativo di un’area di “attenzione” di stabilita lunghezza, per esempio pari a una lunghezza imbarcazione, adiacente al primo settore AS1; un terzo settore AS3, ad esempio di un terzo colore, rappresentativo dell’area di rilevazione dei sensori di distanza prodieri della pluralità di sensori 103 adiacente al secondo settore AS2 dalla parte opposta rispetto al primo settore AS1.
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, il metodo 300 comprende una fase di avvisare l’operatore, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, mediante allarmi di collisione, ad esempio segnalazioni audiovideo co-adiuvate dal feed-back dell’unità video 108, durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1, se siano rilevati oggetti 201 nel primo settore AS1 dell’area di sicurezza AS, al fine di supportare la decisione sul proseguimento della manovra stessa.
A titolo di esempio, in caso di possibile interferenza con ostacoli esterni, l’operatore può eseguire manualmente una manovra di emergenza per evitare la collisione.
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, nel caso in cui l’operatore durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1, non riconosca entro un stabilito tempo di “time-out” i suddetti allarmi di collisione, il metodo 300 comprende una fase di avviare automaticamente la manovra di arresto di emergenza rettilinea dell’imbarcazione 200 in modo da evitare una possibile collisione, come mostrato a titolo semplificativo nella figura 9.
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, il metodo 300 comprende una fase di monitorare continuativamente, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1, il feed-back dei sensori di distanza laterali della pluralità di sensori 103 al fine di assistere l’operatore nell’evitare possibili collisioni con eventuali ostacoli lungo la stabilita rotta R1.
Ad esempio, la fase di monitorare appena descritta monitora il segnale di feed-back del sensore di distanza laterale prodiero o poppiero per rilevare la presenza di un ostacolo a una stabilita distanza di sicurezza dall’imbarcazione, pari a esempio a una lunghezza imbarcazione.
In accordo a un’ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, il metodo 300 comprende una fase di elaborare, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, i segnali di feed-back forniti dai sensori di distanza laterali al fine di determinare un tasso di variazione della distanza relativa tra l’imbarcazione 200 e l’ostacolo 201 rilevata dai sensori di distanza laterali sulla base dei dati regis stabilita durata temporale (ad esempio, un minuto) anteriore all’istante attuale.
In accordo a una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, il metodo 300 comprende inoltre una fase di avvisare l’operatore, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1, tramite allarmi di collisione (ad esempio, segnalazioni audio-video co-adiuvate dal feedback dell’unità video 108), se il suddetto tasso di variazione della distanza relativa è negativo e superiore alla velocità attuale della nave in valore assoluto, ossia se l’ostacolo 201 nel suo stato di moto attuale interferirebbe con il lato dell’imbarcazione 200 nel tempo necessario alla stessa a percorrere una lunghezza imbarcazione.
In accordo a una forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, il metodo 300 comprende una fase di avviare automaticamente, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, nel caso in cui l’operatore durante la manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 non riconosca entro un stabilito tempo di “time-out” i suddetti allarmi di collisione, una manovra di emergenza per evitare la possibile collisione.
A titolo di esempio, come mostrato nella figura 12, se l’ostacolo 201 è rilevato da un sensore di distanza S1 laterale prodiero, la prima unità di elaborazione dati 101 avvia automaticamente un “crashstop” con massimo “steering” rispettivamente a sinistra o dritta a seconda del lato di provenienza dell’ostacolo 201.
A titolo di esempio, come mostrato nella figura 11, se l’ostacolo 201 è rilevato da un sensore di distanza S1 laterale poppiero, la prima unità di elaborazione dati 101 avvia automaticamente un’accostata con massimo “steering” rispettivamente a sinistra o dritta a seconda del lato di provenienza dell’ostacolo 201, mantenendo la velocità attuale.
Ancora, in accordo una forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di controllare 311 è eseguita applicando una legge di retro-azione (“feed-back”) avente una prima componente di controllo della velocità di avanzamento V dell’imbarcazione 200 (“speed control”), una seconda componente di controllo della traccia ߩdell’imbarcazione 200 (“track control”) e una terza componente di controllo della girazione r dell’imbarcazione 200 (“course control”):
“speed control”: forza ܨܺ=feed‐back(
“track control”: forza ܨܻ=feed‐back(ܴ߳)
“course control”: momento ܯܼ=feed‐backሺ߳ݎ)
Con riferimento alla figura 12, a titolo di esempio, si mostra un sistema geografico piano (ad esempio il piano di manovra P dell’area portuale 400), individuato da un asse delle ascisse XE e un asse delle ordinate YE, a cui si riferiscono le suddette componenti della legge di retro-azione e le coordinate polari (ߩ,ߠ) che descrivono una stabilita rotta dell’imbarcazione 200 durante una manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1 lungo un primo punto WP1, un secondo punto WP2 e un secondo punto WP3 distribuiti lungo la stabilita rotta R1.
Con riferimento alla figura 13, in accordo a una forma di realizzazione, si illustra uno schema logico per consentire la variazione continua dei valori di riferimento, utilizzati nel calcolo del segnale di errore per la suddetta legge di retro-azione, tra una coppia qualsiasi di punti (“way-point”), della pluralità di punti WP distribuiti lungo la stabilita rotta R1, adiacenti fra loro.
Nella figura 13, i riferimenti WP1, WP2, WP3 e WP4 identificano una generica sequenza di quattro punti adiacenti sulla stabilita rotta R1 impostata, a cui sono associati i rispettivi vettori di avanzamento dell’imbarcazione 200, specificati in termini delle coordinate polari SOG (velocità di avanzo rispetto alla terra-ferma), COG (direzione di avanzamento rispetto alla terra-ferma, riferita al Nord geografico).
In fase di avvio della modalità “on-line”, il metodo 300 comprende, ad opera della prima unità di elaborazione dati 101, fasi di:
- esprimere i punti (“way-point”), inizialmente specificati sulla mappa digitale rappresentativa dell’area portuale 400 in termini delle coordinate geodetiche di longitudine e latitudine, nelle coordinate polari (ߩ,ߠ) rispetto al riferimento geografico piano associato alla manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1;
- determinare la curva (rotta R1), derivabile con continuità fino al grado secondo, avente per “punti nodali” i quattro punti WP1, WP2, WP3 e WP4 e tangente al vettore velocità di avanzamento associato ai quattro punti WP1, WP2, WP3 e WP4;
- una volta nota l’espressione analitica della suddetta curva, calcolare l’ascissa curvilinea ℓ lungo l’intero tratto curvilineo così determinato, dal punto 1 WP1 per ℓ=0 al punto WP44 per ℓ=ܮ;
- calcolare analiticamente il raggio
della suddetta curva in funzione dell’ascissa curvilinea ℓ precedentemente determinata;
- determina la funzione ܱܵܩ=ܸ(ℓ), derivabile con continuità fino al grado secondo, avente per “punti nodali” i quattro valori di velocità di avanzamento associati ai quattro punti WP1, WP2, WP3 e WP4;
- calcola analiticamente la velocità angolare r dell’imbarcazione 200 in funzione dell’ascissa curvilinea ℓ in base alla formula: ݎ(ℓ)=ܸ(ℓ)/ܴ(ℓ);
- applicare i valori di SOG, R e r così determinati per generare con continuità i valori di riferimento tra i punti WP1 e WP2;
- ripetere i passi e i calcoli sopradescritti alla sequenza di punti WP2, WP3, WP4 per generare con continuità i valori di riferimento tra i punti WP2 e WP3.
In una forma di realizzazione, in combinazione con quelle descritte in precedenza, le forze e momento globali sull’imbarcazione 200 richieste dalla suddetta legge di retro-azione sono ripartite sulla pluralità di attuatori 104 disponibili in base a una Logica di Allocazione Forze (“FAL”, dall’inglese “Force Allocation Logic”) specifica per l’imbarcazione in oggetto alle basse andature (per esempio, al di sotto dei 6 nodi).
Si noti che nella modalità “on-li
delle condizioni ambientali sulla manovra di approccio dell’imbarcazione 200 al sito di ormeggio O1, in particolare l’azione del vento, è implicitamente compensato dal metodo di supporto alla manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio dell’area portuale tramite l’effetto che tale disturbo esercita su segnali di errore nella suddetta legge di retroazione.
In accordo a un’ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, un filtro digitale di tipo “passa-basso” o equivalente è applicato automaticamente ai suddetti segnali di errore, in modo da rimuovere i disturbi in alta frequenza eventualmente presenti a seguito dell’agitazione ondosa residua all’interno dell’area portuale 400.
Con riferimento ancora alla figura 3, il metodo 300 comprende una fase simbolica di fine ED.
Come si può constatare, lo scopo della presente invenzione è pienamente raggiunto.
Infatti, il metodo e il relativo sistema di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale della presente invenzione consentono il supporto all’impostazione e l’esecuzione automatica della manovra di approccio al sito di ormeggio un’imbarcazione, all’interno di un’area portuale, anche in condizioni di vento sfavorevoli.
In particolare, il metodo e il sistema descritti, rispetto alle metodologie e i sistemi appartenenti all’arte nota, consentono di:
- definire la manovra ottimale di approccio all’area (o sito) di ormeggio prima dell’effettivo ingresso in porto simulandone l’esecuzione nelle condizioni di vento attese all’arrivo tramite il modello di simulazione dinamica incorporato nel sistema;
- eseguire in maniera automatica, all’arrivo dell’imbocco all’area portuale, la manovra ottimale di approccio all’area (o sito) di ormeggio riprodotta su simulatore e immagazzinata nell’unità di memoria fisica del sistema.
Inoltre, la presente invenzione comprende un sistema per la compensazione diretta dei disturbi ambientali durante la manovra automatica di ormeggio tramite la cosiddetta “azione in avanti” o “feedforward”, ossia sommando algebricamente alla retroazione sugli errori di scostamento della rotta (traccia) dell’imbarcazione rispetto alla rotta (traccia) di riferimento l’azione delle forze del vento, stimata in tempo-reale in base a un modello di simulazione dinamica dell’imbarcazione e alle misure del sens
preferenzialmente compreso nel sistema.
Inoltre, la presente invenzione comprende preferenzialmente anche un sistema per la rimozione delle fluttuazioni periodiche, dovute all’eventuale agitazione ondosa residua all’interno dell’area portuale, dal segnale di retro-azione al fine di non movimentare inutilmente gli attuatori e deteriorare il funzionamento del sistema di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio di un’area portuale.
Ancora, la presente invenzione comprende preferenzialmente una modalità di previsione della posizione e disposizione futura dell’imbarcazione, in base al modello di simulazione dinamica della stessa, al fine di supportare l’operatore nell’esecuzione manuale della manovra di approccio ai fini di aumentare i margini di sicurezza.
Infine, la presente invenzione comprende preferenzialmente una modalità di previsione di eventuali collisioni, in base al feedback dei sensori di distanza, e di implementazione automatica di una manovra evasiva in base al modello di simulazione dinamica dell’imbarcazione.
Inoltre, l’impiego all’interno del metodo di un modello di simulazione dinamica capace
fedelmente la risposta dinamica dell’imbarcazione, e del relativo sistema, capace di eseguire una manovra curvilinea a bassa andatura con variazione continua dell’intensità e direzione della velocità di avanzo consentono di aumentare la sicurezza, l’affidabilità e la precisione della manovra di approccio di un’imbarcazione ad un sito di ormeggio all’interno di un’area portuale.
Alle forme di realizzazione del metodo e del relativo sistema sopra descritte, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente a una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.
Claims (16)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo (300) di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione (200) ad un sito di ormeggio (O1) all’interno di un’area portuale (400) lungo una stabilita rotta (R1) da una stabilita prima posizione (P1) a una stabilita seconda posizione (P2) adiacente al sito di ormeggio (O1), comprendente fasi: - impostare (301), ad opera di un operatore tramite un pannello di controllo (102) di una prima unità di elaborazione dati (101), la prima posizione (P1) e la seconda posizione (P2) della stabilita rotta (R1); - impostare (302), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), la stabilita rotta (R1); - simulare (305), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), la stabilita rotta (R1) dell’imbarcazione (200) dalla prima posizione (P1) alla seconda posizione (P2), la fase di simulare (305) essendo eseguita implementando, ad opera di una seconda unità di elaborazione dati (109) operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati (101), un modello di simulazione dinamica configurato per riprodurre una manovra di ormeggio dell’imbarcazione (200) sul piano di manovra (P) almeno stabilite condizioni meteorologiche dell’area portuale (400); - memorizzare (307), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), la stabilita rotta (R1) simulata in una seconda unità di memoria operativamente associata alla seconda unità di elaborazione dati (101); - condurre (308), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), l’imbarcazione (200) nella prima posizione (P1) della stabilita rotta (R1); - caricare (309), ad opera della prima unità di elaborazione dati (101), su richiesta dell’operatore tramite il pannello di controllo (102), la stabilita rotta (R1) simulata memorizzata nella seconda unità di memoria; - eseguire (310), ad opera della prima unità di elaborazione dati (101), una manovra di approccio dell’imbarcazione (200) al sito di ormeggio (O1) sulla base della stabilita rotta (R1) caricata dalla prima unità di elaborazione dati (101) dalla prima posizione (P1) alla seconda posizione (P2), la fase di eseguire (310) comprendendo una fase di controllare (311), ad opera della prima unità di elaborazione dati (101), la manovra dell’imbarcazione (200) al sito di ormeggio (O1) confrontando la rotta eseguita dall’imbarcazione (200) con la stabilita rotta (R1) caricata dalla prima unità di elaborazione dati (101).
- 2. Metodo (300) secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di impostare (302) la stabilita rotta R1 comprende una fase di stabilire (303), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), una pluralità di punti (WP) distribuiti sulla stabilita rotta (R1), la distribuzione della pluralità di punti (WP) essendo rappresentativa di una stabilita rotta preliminare impostata dall’operatore sulla base della propria esperienza marinara e/o di una serie di informazioni rappresentative dell’area portuale 400.
- 3. Metodo (300) secondo la rivendicazione 2, in cui la fase di impostare (302) la stabilita rotta (R1) comprende una fase di assegnare (304), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), a ciascun punto della pluralità di punti (WP) un primo valore rappresentativo della velocità di avanzamento dell’imbarcazione (200) e un secondo valore rappresentativo della direzione di avanzamento dell’imbarcazione (200) rispetto al pi (P).
- 4. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la fase di simulare (305) comprende una fase di fornire (306), ad opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), alla seconda unità di elaborazione dati (109) operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati (101), le stabilite condizioni meteorologiche dell’area portuale (400).
- 5. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di simulare (305) è eseguita, ad opera dell’operatore, in modalità “off-line” prima dell’ingresso dell’imbarcazione (200) nell’area portuale (400).
- 6. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’operatore può eseguire la simulazione della manovra di approccio desiderata, sia in tempo reale che in tempo accelerato, interagendo fisicamente con il modello di simulazione dinamica tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101).
- 7. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di simulare (305) comprende una fase di confrontare opera dell’operatore tramite il pannello di controllo (102) della prima unità di elaborazione dati (101), sulla mappa digitale rappresentativa dell’area portuale (400) la manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio (O1) simulata rispetto alla manovra di approccio dell’imbarcazione al sito di ormeggio impostata preliminarmente sulla mappa digitale.
- 8. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di simulare (305) è eseguita, ad opera della seconda unità di elaborazione dati (109) sulla base del modello di simulazione dinamica, in maniera continuativa per proiettare in avanti nel tempo la posizione e la disposizione dell’imbarcazione (200), sulla base delle condizioni meteorologiche e di comandi attuali dell’imbarcazione (200).
- 9. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di memorizzare (307) la stabilita rotta (R1) simulata comprende una fase di memorizzare una sequenza di un primo valore rappresentativo della velocità di avanzamento dell’imbarcazione (200) e un secondo valore rappresentativo della direzione di avanzamento dell’imbarcazione (200) rispetto al piano di manovra P, rappresentativa della stabilita rotta (R
- 10. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di eseguire, ad opera della prima unità di elaborazione dati (101), una manovra di approccio dell’imbarcazione (200) al sito di ormeggio (O1), sulla base della stabilita rotta (R1) caricata dalla prima unità di memoria, in modalità “off-line”.
- 11. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di controllare (311) è eseguita, ad opera della prima unità di elaborazione dati (101), in modalità “on-line”, controlla direttamente una pluralità di attuatori (104) sulla base di un segnale di errore di traccia nella rotta rilevabile durante il confronto tra la rotta eseguita dall’imbarcazione con la stabilita rotta caricata dalla prima unità di elaborazione dati 101.
- 12. Metodo (300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di controllare (311) è eseguita applicando una legge di retro-azione avente una prima componente di controllo della velocità di avanzamento (V) dell’imbarcazione (200), una seconda componente di controllo della traccia (ߩሻ dell’imbarcazione 200 e una terza componente di controllo della girazione (r) dell’imbarcazione (200)
- 13. Sistema (100) di supporto alla m di un’imbarcazione (200) ad un sito di ormeggio (O1) all’interno di un’area portuale (400), il sistema (100) comprendendo: - una prima unità di elaborazione dati (101); - una prima unità di memoria operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati (101); - un pannello di controllo (102) per un operatore, operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati (101); - una pluralità di sensori (103) di distanza ciascuno dei quali è operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati (101), ciascun sensore di distanza di detta almeno una pluralità di sensori (103) di distanza è configurato per rilevare una distanza relativa tra il sensore di distanza e un oggetto (201) lungo una direzione inclinata rispetto a un asse di riferimento dell’imbarcazione (200) di uno stabilito angolo; - una pluralità di attuatori (104) ciascuno dei quali operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati (101); - una seconda unità di elaborazione dati (109) operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati (101); - una seconda unità di memoria collegata alla seconda unità di elaborazione dati (109), la seconda unità di memoria essendo configurata per immagazzinare un modello di simulazione dinamica, il modello di simulazione dinamica essendo configurato per riprodurre di una manovra di approccio dell’imbarcazione (200) ad un sito di ormeggio (O1) all’interno di un’area portuale (400) sulla base di informazioni rappresentative della manovra di ormeggio fornite da un operatore e di informazioni rappresentative delle condizioni meteorologiche dell’area portuale, la prima unità di elaborazione dati (101) essendo configurata per eseguire le fasi del metodo di supporto alla manovra di approccio di un’imbarcazione (200) ad un sito di ormeggio (O1) all’interno di un’area portuale (400) in accordo a una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
- 14. Sistema (100) secondo la rivendicazione 13, in cui la seconda unità di memoria comprende inoltre una pluralità di mappe digitali rappresentative di aree portuali all’interno delle quali l’imbarcazione (200) può eseguire una manovra di approccio a un rispettivo sito di ormeggio.
- 15. Sistema (100) secondo la rivendicazione 14, in cui la seconda unità di elaborazione dati (109) è configurata per consentire di sovrappor digitale rappresentativa di un’area portuale dati aggiuntivi impostati manualmente dall’operatore per la descrizione di una stabilita rotta da seguire durante una stabilita manovra di approccio dell’imbarcazione (200) ad un sito di ormeggio (O1) sulla base di informazioni all’imbarcazione (200) prima dell’ingresso nell’area portuale dal responsabile della banchina tramite sistemi di comunicazione installati a bordo dell’imbarcazione (200).
- 16. Sistema (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 13 a 15, comprendente inoltre: - almeno un sensore (105) di riferimento di direzione dell’imbarcazione (200) rispetto a un primo asse di riferimento (N1), a un secondo asse di riferimento (N2), appartenenti a un piano di manovra 8P) dell’imbarcazione (200) e un terzo asse di riferimento (N3), ortogonale al piano di manovra (P), dell’imbarcazione (200), l’almeno un sensore (105) di riferimento di direzione dell’imbarcazione (200) essendo operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati (101); - almeno un sensore (106) di riferimento di posizione dell’imbarcazione (200) sul piano di manovra (P), operativamente collegato alla p elaborazione dati (101); - almeno un sensore di tipo anemometrico (107) di riferimento ambientale, operativamente collegato alla prima unità di elaborazione dati (101); - un’unità video (108), operativamente collegata alla prima unità di elaborazione dati (101), configurata per acquisire una vista a 360° dell’ambiente circostante l’imbarcazione (200).
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