CN103650016B - 海洋威胁监视和防卫系统 - Google Patents

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Abstract

一种海洋威胁监视和防卫系统和方法保护冰覆盖或其他海洋区域中的目标船。该系统使用通信、用户接口以及数据源来识别执行设定操作（例如，执行钻井或生产操作的驻扎结构或以规划路线执行勘探操作的地震勘测船）的目标船附近的海洋障碍物（例如，冰山、浮冰块、大块浮冰等）。系统监视这些所识别海洋障碍物随时间推移相对于目标船的位置并预测任何潜在威胁。当预测到威胁时，系统规划辅助船、信标等的部署以对威胁进行响应。例如，该系统可以指引辅助船以使路径转向或破碎威胁到目标船的冰。

Description

海洋威胁监视和防卫系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年5月23日提交的美国临时申请号61/488,879的权益，其被整体地通过引用结合到本文中，并要求其优先权。
背景技术
新区域、诸如北极中的石油和天然气的生产经营在过去几年中已急剧增加。这种增加的活动使得更有可能将在这些区域中使用固定式或浮式生产平台、钻探船及其他结构。对于此类区域中的这些类型的结构所关心的是由不受控制且漂浮或进入水中的对象，诸如漂浮物、投弃物、碎片、冰山、浮冰块及其他威胁（“海洋障碍物”）引起的损害的可能性。例如，在冰覆盖区中，大的冰山和强大的浮冰块能够通过勘测、生产和钻井区域。虽然可以将生产船舶设计成处理来自此类海洋障碍物的某些冲击，但船舶可能对冲击能够维持多久和能够安全地处理潜在冲击的什么力具有限制。
由于这些原因，生产船舶或其他结构上的操作员将需要预期来自障碍物的威胁并针对这些威胁进行防卫，因此能够充分地保护生产船舶。如果条件变得过于危险，则操作员还可能需要中止操作，并且将生产船舶移开直到恢复至正常操作是安全的。能够如此可靠地这样做可能对操作员而言是极其重要的。
本公开的主题针对克服或至少减少上文所阐述的问题中的一个或多个的影响。
发明内容
一种海洋威胁监视和防卫系统和方法保护目标海洋结构，其在具有可能威胁的海洋障碍物的区域中执行“设定”操作。一般地，该目标海洋结构可以是生产船舶、生产平台、钻井船、井楼、升降器、地震勘测船或在海上等的钻井、生产或勘探操作中使用的其他海洋结构。该结构可以是浮式或固定的，并且可以被永久地或临时地附于海底。因此，该结构能够被驻扎（即“设定”）以用于钻井、油轮装载、油井维修、海底维护或其他此类钻井或生产操作。为了进行勘探，该结构、诸如地震勘测船能够以规划（即，“设定”）路线穿过勘探区域以用于地震采集或其他此类勘探操作。
冰覆盖区、诸如北极具有冰山、浮冰块以及漂浮在大洋水中的其他障碍物并被水流及其他气候条件所载送，并且此类障碍物可能威胁此类区域中的执行设定操作的结构（例如，驻扎以用于钻井或生产的船舶或具有规划路线以用于勘探的船舶）。其他水路，诸如海洋、大海、湖泊、河流、河口以及滨海区可能具有漂浮在水中且被水流及其他气候条件载送的漂浮物、投弃物以及碎片。正如冰可能威胁操作一样，这些海洋障碍物可能威胁“设定”结构，因为其在水路中执行驻扎或规划操作。
为了应付对目标海洋结构的威胁，基于计算机的监视系统具有客户端服务器架构，并且具有在目标船周围的环境中遍布于系统的各种组成部分和进程。该系统使用通信、用户接口以及数据源来识别在目标船附近的海洋威胁和障碍物。
随着操作进行，例如，系统及其操作员相对于目标船随时间推移而监视所识别海洋障碍物的位置和移动，并预测对目标船的任何潜在威胁。该威胁预测能够基于过去、目前以及计划变量，包括但不限于海洋障碍物的路径、水流、风速和风向、波浪高度、其他气候条件、目标船上的现有操作及其他考虑因素。当预测到威胁时，系统及其操作员规划威胁响应，其能够涉及到响应于预测的威胁而部署至少一个资源。此规划能够使用许多用户接口屏幕，其允许系统操作员查看、组织、监视以及跟踪在目标船附近的海洋障碍物和资源。
一般地，资源可以是有人或无人辅助船、信标、远程操作运输工具、飞行器等。在规划辅助船的部署时，例如，系统能够生成对于辅助船的航迹以监视海洋障碍物或与之交战以便将海洋障碍物转向或破碎以防止其对目标船的潜在影响或使其最小化。在规划具有GPS转发器的信标的部署时，例如，系统能够选择哪个海洋障碍物可能需要此类监视和跟踪。
全面地，监视系统通过在中心监视周围条件和任何进行中的活动来实时地保护目标船。例如，监视系统能够跟踪海洋障碍物的位置、监视环境条件、预测海洋障碍物的移动、组织海洋障碍物的侦察探险、组织用于船的破冰路线、实时地在海洋障碍物上放置并跟踪信标以及基于目标船周围的对象移动预测而产生警报。为了最终应对威胁，目标船和辅助船上的系统操作员可以执行各种任务以收集信息并管理和控制对各种威胁的响应。这些任务中的某些包括对威胁的侦查、监视特定威胁或加标签、粉碎威胁以及主动地改变威胁的路径。
如将认识到的，具有正确的信息对进行判定以防卫目标船是有帮助的。为了实现此目标，该系统使用实时数据管理、数据通信、船舶跟踪以及对象跟踪。为了然后帮助分析和决策，系统操作员可以查看这些元素的最近图像和观察位置数据。此外，系统的预测性特征使用洋流预测模型、转发器观察以及障碍物跟踪，因此系统能够向未来进行预测且操作员可以对将发生的可能方案进行建模。
最后，本公开的系统为系统操作员提供相关信息以采取一系列行动以针对即将到来的威胁保护目标船。进行不正确的判定可能代价非常昂贵的，并且影响各种金融、安全以及环境问题。因此，如果风险水平变得过高，监视系统有利地使得操作员能够命令如何防卫目标船，关掉并从该区域退出。
附图说明
图1示意性地示出了根据本公开的海洋威胁监视和防卫系统。
图2示意性地示出了监视系统的某些组成部分，包括目标船、辅助船、信标和远程交通工具以及系统所使用的各种服务。
图3A-3B示出了用于监视系统的基于客户端服务器的架构的特征。
图4A-4B示意性地示出了用于监视系统的总处理和数据处理方法。
图5概念地示出了操作期间的示例性布置中的监视系统的组成部分。
图6示出了用于监视对目标船的威胁的流程图形式的过程。
图7A-7D示出了用于本公开系统的示例性用户接口屏幕。
具体实施方式
A.监视系统的概述
如前所述，保护附接、固定或常设的海洋结构或具有从障碍物和冲击的规划移动或路线的海洋结构对某些海洋区域、诸如北极中的钻井、生产以及勘探操作提出重大的挑战。为了迎接这一挑战，此类结构上的操作员能够使用如图1中示意性地示出的海洋威胁监视和防卫系统10。监视系统10在具有在海洋中移动并威胁结构20的漂浮和/或浸没对象的区域、诸如北极中保护目标海洋结构20。
一般地，目标海洋结构20可以是生产船舶、生产平台、钻井船、井楼、升降器、地震勘测船或在海上等的钻井、生产或勘探操作中使用的其他海洋结构。结构20可以是浮式或固定的，并且可以被永久地或临时地附于海底。因此，结构20能够被驻扎（即“设定”）以用于钻井、油轮装载、油井维修、海底维护或水体中的其他此类钻井或生产操作。为了进行勘探，结构20，诸如地震勘测船能够以规划（即，“设定”）路线穿过勘探区域以用于地震采集或其他此类勘探操作。在任何情况下，结构20通常在一个特定位置上操作一段时间以执行其钻井、生产或勘探操作，这使得其易于被来自水中的海洋障碍物的移动攻击而损坏。出于描述的目的，在本文中将结构20称为目标船，但是结构20可以是已知且被用于水路中的钻井、生产以及勘探的任何多个类型的结构、船舶、平台等。
如在以下示例中所讨论的，此类目标船20可以在具有冰川冰、大块浮冰、浮冰块及其他冰障碍物的冰覆盖区中使用。然而，船舶20和本公开系统10的元件能够在具有被浸入和/或漂浮在水中的可能干扰船舶20的钻井、生产或勘探操作的碎片、植物、漂浮物、投弃物或其他障碍或障碍物的其他位置上使用。此外，本公开系统10还可以监视海洋动物，诸如鱼群、鲸群等，因此能够由目标船20采取各种动作。如在以下示例中描述的本公开系统10可以用来以与下文所讨论的类似方式在任何这些情况下监视和防卫目标船20。
被用于冰覆盖区中，例如，目标船20易于受到来自移动的海洋障碍物的威胁，即漂浮物、投弃物、碎片、冰山、浮冰块、稀疏流冰群及其他危险，其可能冲击船舶20并引起超过船舶极限的结构损坏。海洋障碍物可能正在目标船20周围的区域中自由地移动，并且气候条件、洋流、波浪高度、风向和风速及其他环境因素可能影响这些威胁的移动。另外，冰覆盖区可能具有各种厚度和层的大块浮冰。此流冰群的一部分可能随时间推移而脱开并在洋流中流动而威胁船舶20。因此，能够跟踪来自冰的威胁并监视大块浮冰厚度及其破碎可能对在此类区域中保护目标船20有益。
为了帮助操作员改善安全和操作（例如，钻井、生产或勘探），监视系统10监视、预测并主动地防御冰覆盖区中的各种威胁。为了实现这些目的，系统10具有各种辅助船30、跟踪信标40、监督交通工具50或通信设备（并未具体地指示），以及下面将更详细地讨论的其他特征。
在系统10中，目标船20上的设备充当主控制，并且其直接地与每个辅助船30和系统10的其他组成部分进行通信。随后，各种辅助船30和将由系统10定位、控制和跟踪的其他组成部分运行软件特征以执行任务并获得数据以便于保护目标船20。最终，船20/30及其他组成部分相互之间传送数据和指令以针对来自海洋障碍物的威胁主动地采取行动。
简要地，系统操作员控制要针对即将到来的冰威胁进行保护的目标船20上的系统10。随着操作（钻井、生产或勘探）的进行和威胁的出现，系统10帮助管理并控制以保护目标船20为任务的辅助船30的操作并帮助跟踪和监视相对于目标船20的冰威胁。作为此布置的一部分，系统10获得并使用来自卫星60、诸如气候、成像以及GPS卫星的关于冰形成和位置的信息。另外，系统10能够使用远程交通工具50、诸如无人航空交通工具等来拍摄照片或气象信息而获得图像及其他信息。此外，系统10能够从陆地上的远程基站54、诸如气象站等获得信息。
监视系统10然后使用软件、通信系统、卫星和气象成像等，因此系统操作员能够目视并管理目标船20周围的各种威胁，并且能够分配并指引各种辅助船30及其他组成部分来跟踪和应对那些威胁。为了帮助该目视和管理，系统10实时地监视目标船20附近的洋流、波浪高度、气候条件（温度、风向和风速）等、碎片以及冰，并且此信息能够预测冰的移动和环境的变化。
然后，在操作过程中，系统10跟踪来自碎片和冰威胁的风险并实时地预测那些风险可能如何继续前进。该预测可以基于诸如洋流通常如何活动、此类洋流现在正在如何活动、冰山或大浮冰当前位于哪里、在任何预测中应该确信的是什么等信息。另外，如果目标船20被用于勘探操作，诸如地震勘测，则目标船20具有要行进的规划路线或轨迹。在这种情况下，预测还可以基于目标船的当前速度、方向、路线、规划轨迹等。
基于所跟踪的风险和预测，系统10然后能够通过指示障碍物在适当时间帧中是否可能移动或破碎、通过指示何时将目标船20从预测威胁脱离并移开等来识别并自动地建议各种方案以改善对目标船20的保护。
通过此监视、跟踪以及预测，监视系统10获得并向系统操作员呈现多种数据以用于分析。来自直接观察、传感器以及信标40的数据能够报告目标船30、冰山、浮冰块、洋流、风速和风向以及感兴趣的其他变量的实时位置信息。可以用手或用飞机来部署传感器和信标40、从辅助船30、直升飞机、R.O.V靶标等落下。所使用的传感器可以包括冰剖面仪，诸如向上看的声纳设备以检测海冰的存在、厚度、运动及其他特征。此类设备的示例包括冰剖面仪声纳和声学多普勒洋流剖面仪，其部署在水中的表面以下25至60m处。用于分析的附加数据包括但不限于卫星冰图像，Environmental Systems Research Institute公司（ESRI）形状文件、具有指定的航向和威胁水平的人工定义障碍物、洋流/冰流预测模型、记录洋流数据、船舶位置和排除区、标准船和冰雷达读数以及自动识别算法。在预测冰在水中的移动时，系统能够使用安装在海底上的冰剖面仪，其能够测量冰厚度（吃水深度）、浮冰块尺寸及其他测量结果。
将所有此信息组合，系统操作员然后能够使用系统10来指引辅助船30来执行所选任务，诸如运行防御性海洋障碍物打断路线、在物理上使海洋障碍物转向、直观地观察海洋障碍物、部署远程监视信标40等。最后，系统10设法尽早地识别风险，预测那些风险随时间推移将在哪里移动，并且识别用于应对该威胁的保护性措施，以使目标船20能够继续操作。然而，系统10还能够识别威胁的水平和什么时间帧可能需要停止设定操作并可能移动或撤离船舶20。
如下面更详细地讨论的，系统操作员使用系统10的规划工具来主动地监视环境、评估风险并进行必要的判定，诸如命令辅助船30拦截引起风险的海洋障碍物并命令辅助船30对预定义轨迹（例如，“尖桩篱栅”、“跑道”、椭圆形、轨道及其他图案）执行侦察和破冰任务。如图1中所示，例如，辅助船30a的任务为行进尖桩篱栅图案以通过将冰破碎并准备在需要时移动障碍物来挫败威胁。操作员还可以命令辅助船30观察引起风险的所识别海洋障碍物并加标签。例如，图1中的其他辅助船30b的任务为观察特定冰山并加标签。还可以由远程交通工具50、诸如靶标来执行勘察，其能够落下信标40，拍摄冰特征的照片，进行气象测量，并在目标船20周围执行其他任务。下面讨论系统10的这些及其他细节。
B.监视系统的组成部分
理解了整个监视系统10，讨论现在转到系统的组成部分的附加细节。
图2示意性地示出了监视系统10的某些组成部分，包括目标船20、辅助船30、信标40以及远程交通工具50。还描述了监视系统10所使用的各种服务140。如将认识到的，还可以使用其他相关组成部分且其可以基于下面所述的相同概念中的某些。然而，给定实施方式可以具有更多或更少的这些部件。
首先看目标船30，其具有通信系统22、传感器24、服务器模块120以及用户接口26。在操作期间，通信系统22从各种远程服务140获得数据，包括气象142、卫星成像144、远程基站146以及使用卫星或其他形式的通信的GPS服务148。卫星成像144能够使用合成孔径雷达（SAR）来映射和监视漂浮物、投弃物、碎片、冰山、浮冰块及其他海冰，并且能够经由因特网或其他通信装置来实时地（或至少近实时地）提供图像。除这些远程服务140之外，目标船20可以具有其自己的传感器24，诸如雷达、成像、气象及其他此类系统，其还能够收集船20附近的本地数据。
同时，操作员使用用户接口26和服务器模块120的各种监视和控制特征来分析和组织收集的数据。服务器模块120和用户接口26在稍后描述的系统的客户端-服务器架构的工作站上运行。基于威胁的分析、障碍物的预测路径以及用以应对威胁的任务，系统操作员然后能够向分布在目标船20周围的区域中的各种船30、信标40以及远程交通工具50中继指令。随后，这些组成部分30、40以及50能够实现如本文所述的指令以处理对目标船20的威胁。
就辅助船30而言，其具有与目标船20类似的配置并包括通信系统32、传感器34以及用户接口36。辅助船30不是具有服务器模块，而是具有客户端模块130，其能够连同船的服务器模块120一起在系统的客户端服务器架构的一个或多个工作站上运行。（当然，可以使用反向布置，其中，目标船20具有客户端模块130且辅助船30中的至少一个具有服务器模块120。）在操作期间，辅助船的通信系统32还能够从各种远程服务140获得数据并能够从目标船20接收指令。
船30还具有各种本地传感器和系统34以便收集将在稍后的监视和分析中使用的本地数据。某些本地系统34包括气象设备、差分全球定位系统（DGPS）、回声探测器、声学多普勒流剖面仪（ADCP）、自动识别系统（AIS）、雷达（正常&冰）、SONAR及其他系统。
类似于目标船的操作，辅助船30上的操作员使用用户接口36及客户端模块130的各种监视和控制特征来实现目标船的指令。同样地，操作员能够使用这些组成部分来分析并组织收集的数据且将该数据及其他信息中继至目标船20和/或其他辅助船30。
信标40可以是用于跟踪冰障碍物的冰安装的信标，或者可以是用于跟踪洋流、波浪高度以及气候条件的浮标。例如，信标40可以类似于MetOcean Compact Air LaunchedIce Beacon（海洋气象紧凑式空中发射冰信标）（CALIB），其是进行报告微型信标。此类信标30能够从飞行器部署，并且能够以规则的间隔从网站下载位置跟踪信息以供在本公开的系统10中使用。
如一般地在图2中所示，信标40具有通信系统42、传感器44和GPS转发器46以及本地电源（未示出）。一经部署，GPS转发器46从GPS服务148获得GPS读数以便跟踪信标40的位置。例如，部署在冰中的信标40能够跟踪冰的移动，而部署在水中、诸如在浮筒上的信标40能够跟踪洋流。随着信标40操作，其传感器44能够获得气象信息、位置以及甚至地震信息。最后，可以用通信系统42将来自信标40的收集数据和GPS读数中继到船20/30以便结合到系统10的各种监视和控制特征中。
最后，远程交通工具50具有用于至少与船20/30和GPS服务148通信的通信系统52，但是可以使用与其他服务140的通信。传感器54收集数据，并且客户端模块130处理交通工具50的操作。一般地，远程交通工具50可以是用于部署信标40或用于获得目标船20周围的期望位置的航空图像、气象数据等的无人靶标。替换地，远程交通工具50可以是用于测量冰在水中的深度、测量水温度或流等的ROV或其他海底交通工具。是无人的，远程交通工具50能够从目标船20或者甚至另一船舶30被远程地操作，并且其能够与船舶20/30传送数据和指令。
C.客户端-服务器架构
理解了整个监视系统10及其组成部分，讨论现在转到系统的计算机架构的附加细节。如前所述，系统10使用基于客户端-服务器的架构。服务器模块120能够在目标船20上使用，并且客户端模块130能够在辅助船30及其他组成部分上使用。替换地，服务器模块120能够在辅助船30上使用，并且客户端模块130能够在目标船20及其他组成部分上使用。基于客户端-服务器，本公开系统10能够在单个船舶上的单个工作站上使用，或者能够在多个船舶上的多个服务器上使用。
出于说明性目的，图3A以框图形式示意性地示出了系统的客户端-服务器架构。简要地，架构100具有在目标船（20；图1）或其他组成部分上的服务器模块120且具有用于至少两个辅助船（30；图1）的客户端模块130。如将认识到的，系统100可以涉及到更多的目标船20和/或更多或更少的辅助船30。另外，客户端模块130能够在许多其他组成部分上使用，诸如远程交通工具、信标等，如前所述。各种客户端模块130与服务器模块120通信，其作为系统10的中央控制机构进行操作。然而，在某些情况下，客户端模块130还能够相互通信以传递信息和指令。
基于客户端-服务器，架构100能够具有遍布于这些模块120和130的各种进程。这样，辅助船30上的客户端模块130可以是其自己的操作系统，其能够独立于服务器模块120进行操作。然而，服务器模块120能够控制总体操作，并且能够从架构的配置添加和去除用于辅助船30或其他组成部分的客户端模块130。
为此，图3B示意性地示出了能够跨监视系统10及其模块120和130分布和分享的客户端-服务器架构100的各种进程。数据服务器进程110作为中心进程和所有各种进程之间的通信集线器进行操作，并且独立于任何客户端进程进行操作。各种接口进程111与船（例如，20/30）的船上设备进行通信以获得外部信息。例如，接口进程111能够接收来自导航系统（例如，GPS、回声探测器、PRH、陀螺仪、雷达等）的信息、卫星成像、气象预测数据等。接口进程111还能够向其他系统、诸如转向控制系统、导航系统、警报系统等输出信息。
显示进程112被配置成在遍布于系统的架构100的各种显示器上使用。每个显示器能够由用户根据要求来配置，并且能够在显示进程112的用户接口中显示示出结冰、气象及其他细节的环境的各种卫星及其他图像，如下所述。另外，能够在系统的用户接口中的图像上覆盖船舶和障碍物位置，并且能够为障碍物指派属性以描述其过去和预测轨迹、尺寸、威胁水平及其他细节。
计算进程113计算船舶位置、执行冲突检测、预测船舶和障碍物的路径并执行其他计算。预测障碍物的路径能够帮助操作员和系统10评定威胁和风险并实现用以应对它们的任务。例如，通过执行船舶20/30与冰障碍物之间的冲突检测，如果预测到潜在的冲突，计算进程113能够生成警报。
配置进程114允许操作员配置系统的操作，诸如定义数据接口、显示器、工作站、辅助船、记录位置、通信参数以及用于警报的任何例外准则。除结合目标船20进行操作之外，能够为每个辅助船30建立能够独立于目标船20进行操作的系统组成部分。特别地，配置过程114具有规划工具118。如下面参考图7A-7D所讨论的，规划工具118是允许系统操作员查看操作并定义用于目标船20的保护计划的图形应用程序。
记录进程115出于监视目的记录数据。架构100以适当的间隔记录具有其相应属性的各种船舶和冰障碍物位置以创建活动的历史。此信息能够被用于重放分析或审计目的，并且可以存储在审计数据库中。审计数据库中的此类记录信息能够跟踪获取的所有数据和进行的各种操作判定，其可能对重构事件特别有用，如果在操作期间出现错误的话。架构100还对冰卫星数据加标签并记录以供稍后参考。使用所有记录并加标签的信息，操作员能够为任何船舶或冰障碍物创建报告。
质量控制和报告进程116能够生成报告和数据以供评论和分析。进程116能够允许操作员创建多种图形报告，并且能够具有监视系统架构100的健康的诊断应用程序（未示出）。该诊断应用程序例如能够提供关于系统架构100的性能和健康的数据，并且能够具有单独进程和到外部系统的接口。质量控制应用程序（未示出）能够允许操作员配置包含被记录到系统数据库的任何数据的多种交互式图表。
最后，通信进程117在船舶20/30、信标40、交通工具50及其他组成部分之间传递数据。使用各种形式的通信，架构100用信息来自动地更新辅助船30上的远程单元。通信能够通过海洋很小卫星终端（VSAT）卫星链路、多带宽无线电链路或其他通信链路来发送。
恶劣天气常常干扰卫星通信，并且北极中的无线通信可能并不始终是可能的，这取决于气候。因此，任何的远程传感器、信标40以及船舶20/30能够存储数据直至一旦条件允许、其能够被报告。另外，这些部件能够具有替代通信能力，诸如点对点无线电，因此，能够在任何关键传感器或组成部分附近指引靶标或船舶，以检索（取回）数据并在卫星或无线中断期间将其报告返回。
D.处理方法
使用如先前概述的客户端-服务器架构100的本公开的监视系统10的组成部分遵循如在图4A中示意性地示出的一般处理方法。如所示，系统的处理方法70涉及到数据收集（方框72）、通信（方框74）、作出决策（方框76）以及威胁响应（方框78）。
作为初始问题且如图4B中所示，客户端服务器架构100具有各种资源和数据资源80，其在图4A的系统的处理方法70的数据收集（方框72）中涉及到。如前所述，某些资源81包括用于收集用户客户端-服务器架构100的数据的船舶、信标、远程交通工具及其他组成部分。卫星数据82可以来自气象、冰成像以及GPS卫星，并且人工数据83可以来自目视观察、俯瞰等。客户端-服务器架构100还可以从雷达、GPS等获得目标船（20；图1）处的本地数据84。
最后，目标船（20）具有其自己的电、警报和操作系统，并且此目标船数据85能够被客户端-服务器架构100使用。此外，在船舶（20）上执行的任何当前操作和船舶的结构限制可以是可用于客户端-服务器架构100的船舶数据85的一部分。例如，目标船舶（20）可以能够在一段时间内处理各种水平的风、洋流以及冰，但是可能具有需要解决的结构限制。
作为船舶数据85的另一示例，正在用目标船（20）执行的当前操作（钻井、生产或勘探）可以支配如果需要的话需要多长时间来关闭船舶（20）并将其移动至另一位置。换言之，船舶（20）可能需要在船舶（20）能够移动或改向之前停止钻井，拉动升降器，或者拉入地震拖缆，并且这些操作可能花费特定量的时间以完成。如果在船舶（20）上正在发生这些操作，则用于风险评定的任何时间帧能够说明要完成“设定”（即，驻扎或规划）操作、关闭该操作（例如，停止钻井、去除升降器、把地震拖缆绕在卷筒上等）、移动船舶（20）、疏散人员等的时间长度。涉及到的任何时间间隔将取决于涉及到的结构（即，船舶20）的类型、正在执行的“设定”（即，驻扎或规划）操作的类型（例如，钻井、生产、勘探等）及其他因素。
为了获得并传输所有此收集数据（方框72），如图4A中所示，客户端-服务器架构100使用各种形式的通信（方框74）。如自始至终所述，系统10的各种组成部分能够针对感兴趣的环境使用任何的许多可用通信形式。一般地，能够根据气候条件而使用卫星或无线电通信，并且能够使用其他形式的使用中继站等的无线通信。如将认识到的，能够使用许多类型的通信系统。
使收集数据（方框72）被传送到客户端-服务器架构100，其经历各种决策进程（方框76）以产生被管理的响应（方框78）。作出决策进程（方框76）能够使用预测性算法、决策树、风险加权及其他技术，并且能够被自动计算机处理和人工干预所处理以处理来自冰等的对目标船20的威胁。
特别地，决策和响应进程（方框76和78）中的架构100管理通过跟踪、指引以及配置船舶30、信标40等以收集数据并解决威胁来管理资源和数据源80及其数据收集（方框72）。然后，客户端-服务器架构100能够为船舶20/30上的操作员提供结果90，诸如资源管理91、风险评定92、警报93、指令94以及监视95。
在资源管理91中，例如，系统操作员能够管理船舶30、信标40、交通工具50以及目标船20周围的其他资源的各种任务和操作。随着操作继续，用于风险评定92的结果能够预测威胁、将任务按优先次序排列并执行其他评定。然后，根据威胁及其严重性，能够基于各种时间间隔和阶段而触发警报93以向操作员警告对船舶20的威胁。
最后，操作员能够将指令94中继到系统10的其他组成部分，诸如船舶等，并且能够指引一系列动作并组织对威胁的响应。在监视95中，客户端-服务器架构100通过记录收集的数据并产生报告等以用于进一步分析来监视整个操作。
E.系统的操作
理解了系统10的组成部分、其架构100以及所使用的各种进程，我们现在转到讨论监视系统10如何进行操作以针对给定区域中的威胁保护目标船20。再次地，当前示例集中于在冰覆盖区中所遭遇的威胁，但是系统10能够应用于其中可能遭遇威胁的任何海洋区域。
1.应对海洋障碍物威胁
为了帮助图示出如何识别并监视威胁和如何生成任务和计划以应对它们，我们转到图5中所示的示例，其中，概念地示出了系统10的组成部分以及可以在系统10的用户接口中、诸如在如本文所述的规划工具118中显示的某些可能的图形元素。仅示出了具有其组成部分中的某些的目标船20，包括服务器模块120、通信系统22以及规划工具118，但是也将存在其他组成部分。在本示例中还示出了两个辅助船30a-b，每个具有客户端模块130。最后，在本示例中示出了各种病障碍物O，包括第一障碍物O1、第二障碍物O2以及各种较小障碍物O3。这些障碍物中的一个O2具有部署在其上面的信标40。
一般地，海洋障碍物O可以是漂浮物、投弃物、碎片、冰山、浮冰块以及由海洋和洋流载送的对目标船20的其他漂浮威胁，并且可以将海洋障碍物O定义为系统中10中单或多点对象。系统10中的每个海洋障碍物O可以具有与之相关联的一组属性-其中的某些能够如稍后所述地显示。该属性能够以各种方式来获得，诸如人工输入坐标；用显示屏和鼠标控制实现的图形定义信息；从雷达目标、卫星图像或信标40自动地获得；及其他方式。
在目标船20和辅助船30处，服务器和客户端模块120/130可以用来创建并删除在目标船20附近的各种海洋障碍物O。优选地自动地在每个船舶20/30之间传递障碍物信息。为了获得跨系统10的一致性，障碍物信息自动地分布在各种船舶20/30之间。
例如，使用信息的交换，能够在外围辅助船30的本地用户接口上显示障碍物信息。这些本地用户接口至少概述了本地区域中的所有活动威胁。使用客户端模块130，辅助船30上的本地操作员能够创建并去除系统10中的障碍物O并修改其属性。在监视活动期间，辅助船30还能够在物理上用被用来实时地跟踪障碍物的移动的可用的导航信标40来对障碍物O加标签。
虽然参考图5讨论的系统操作的特定示例，但讨论还着眼于图6中所示的监视过程150。虽然已经讨论的一般方法，但以某些附加细节展示了用于监视对目标船20的威胁的图6中的进程150。
在监视过程150中，系统操作员访问本公开的系统10的规划工具118的用户接口，其使得系统操作员能够监视威胁。最初，系统操作员识别目标船20附近的海洋障碍物O（方框152）。如前所述，这能够使用人工观察、卫星成像、冰成像等。关于障碍物的位置、尺寸、形状、方向等的细节被导入系统的规划工具118中，并且系统操作员能够使用规划工具118来创建和编辑关于障碍物的细节。这些功能中的某些（如果不是全部的话）能够使用软件程序来自动化。
随着时间推移，规划工具118监视这些所识别障碍物O相对于船舶20的位置（方框154）。此监视产生障碍物O的历史轨迹T，其能够被系统操作员查看并被系统10分析。因此，规划工具118能够基于障碍物的历史移动、洋流、尺寸和位置等来预测用于障碍物O的轨迹T（方框156）。这些预测然后定义对目标船20可能存在什么威胁和那些威胁可能花费什么可能时间帧而变得逼近。
系统操作员然后使用规划工具118来规划各种任务以对预测威胁进行响应（方框158）。为此，系统操作员能够将许多任务或指派配置成由辅助船30及其他组成部分执行。这些各种任务可以用各种方案来布置，其中，以不同的方式来部署特定的资源（例如，辅助船30、信标40、远程交通工具50等）以应对预测威胁。每个方案本质上是示出了环境中的威胁的可能移动和改变以及用于应对该威胁的可能策略和任务的预测模型。因此，该方案允许系统操作员使用在系统10中可用的观察数据来创建和分析多个“whatif”情况。每个方案可以使得应用不同的预测模型，并且可以允许系统操作员目视可能的结果和威胁。
针对每个方案，本公开系统10使用所选的海洋障碍物预测模型来预测用于每个障碍物O的轨迹T并不断地检查未来冲撞的可能性。还可以为目标船20指派多个安全边界Z，诸如图5中的边界Z1、Z2以及Z3。如果任何海洋障碍物O侵犯船舶的安全边界Z，则系统10发出警报，其能够被显示和记录。此信息允许系统操作员判定最佳行动过程以保护目标船20。
当系统操作员对方案的预测模型和船舶任务列表满意时，系统操作员然后选择方案并将其对整个系统10公布（方框160）。这使得方案是有效的并将其分发到各种辅助船30及其他系统组成部分。然后能够生成图形报告、地图、用户接口屏幕等，其描述该方案、船舶任务、冰障碍物移动等。
当辅助船30接收到新的有效方案时，例如，操作员能够使用在船舶的模块130上操作的系统的规划工具118来识别要执行的任务。可以将各种任务按照规划一起列出且其可以指示建议的轨迹、估计的到达时间以及用于任务的持续时间。随着任务被执行，船舶操作员能够更新任务计划中的每个任务的状态，通过将此类状态指示为被接受、被拒绝、活动、已完成或已放弃（方框162）。为了一致性，然后可以将任务状态更新自动地保存并分发到系统10的其他部分，因此所有操作员都准确地知道该方案计划的状态。
理解了图6中的监视进程，讨论参考图5以参考所示的组成部分的示例性布置来讨论系统的操作的某些特定示例。如前所述，各种障碍物O、辅助船30等围绕目标船20，并且系统10能够存储用于这些组成部分的特定细节。目标船20和辅助船30上的系统操作员能够在任何时间检查并更新该细节。
在操作过程期间，例如，系统10跟踪具有历史轨迹To的实际冰运动。一旦创建了冰障碍物，则系统10记录前一位置的历史，其随时间而更新并能够被记录。随后，该记录数据可以用来改进系统10的跟踪模型及其他特征。
系统10还跟随用位置信标40加标签的冰障碍物O，诸如随信标40所示的冰障碍物O2。如前所述，信标40发射障碍物位置的更新，其能够被任何船舶20/30接收到。这些位置更新被传递回至目标船20以用于永久记录并提供用于跟踪障碍物O2的历史信息。因此，障碍物位置随着新的转发器位置文件被下载和导入而自动地更新，使得观察的轨迹T在本公开的系统的数据库中建立。
除跟踪冰障碍物O之外，系统10能够跟踪辅助船30的路径P，示出了船舶30已经在哪里。此外，系统10能够定义辅助船30预期将执行以处理冰障碍物O的转向路径。这让操作员针对整个覆盖范围进行规划并指示任何障碍物O是否已被错过或被不适当地确定地址。
如上文所暗示的，系统10还可以基于可用信息来预测未来的冰运动，包括历史轨迹、洋流、风向、气象预报数据、来自远程信标的直接跟踪信息等。为了预测冰障碍物的未来轨迹，规划工具118允许操作员对任何数目的冰障碍物O加标签。然后，系统和操作员能够随着新的卫星图像被导入并可视化而自动地或人工地更新或移动障碍物O。
本公开系统的规划工具118然后能够提供用于障碍物O的许多预测模型。例如，人工冰障碍物预测模型能够提供固定程序。在此模型中，系统能够简单地向障碍物O指派速度和航向。系统操作员能够留下默认的速度和航向，或者能够根据需要来更新这些细节。作为此人工跟踪的一部分，操作员能够使用系统的用户接口的可视化特征基于随时间推移而观察的障碍物的运动和冰图像来人工地对预测方向D和速度S进行绘图。在一个示例中，第一障碍物O1具有为其指派的单个速度S和方向D，并且这些细节能够至少识别冰障碍物O1的短期移动。此信息然后可以用来预测障碍物O1从其最后记录位置的向前移动。
与人工预测相反，系统10还可以执行自动冰障碍物预测。使用上文所讨论的历史轨迹，本公开系统10使用观察的冰障碍物的轨迹并预测未来轨迹和速度。继续向前，还可以使用关于洋流、风向等的更新信息来改进预测的轨迹和速度。
例如，可以使用冰障碍物O2的速度S和历史轨迹T0来生成预测轨迹T，其能够具有一概率范围（即，T+至T-）。这可以在预测大面积的冰在几天和几个星期内的移动方面有帮助，因此系统操作员能够目视冰威胁及其预测轨迹。
基于每个障碍物O的预测轨迹，系统10确定障碍物O中的哪一个引起对目标船20的未来威胁。系统10然后发出识别不同的威胁水平的警报。基于该警报，目标船20和/或辅助船30上的操作员能够规划防卫的最佳过程。
例如，障碍物O可能具有基于障碍物O的预测轨迹T及其他信息的威胁水平。可以根据实施方式和期望的定义量来设置各种威胁水平。例如，可以将“微小”威胁水平用于引起低操作威胁的障碍物O。对于过小而不能危及目标船20及其行进或者被预期将不会接近于船舶20的较小障碍物O3而言情况可以如此。在此类微小威胁水平的情况下，可以潜在地由辅助船30来处理障碍物O3，将其破碎或使其路径转向（即，通过用拖绳或网来拖曳它们或者用喷水器等来推动它们）。然而，如果留下障碍物O3不管且保持在此水平，则障碍物O3可能不会对目标船20造成操作风险。
在另一示例中，“中间”威胁水平能够定义对目标船20造成操作风险、但是能够由辅助船30和/或目标船20来处理的障碍物。例如，第一障碍物O1可以有中等威胁水平，因为其预测轨迹T1、尺寸、洋流速度等能够被本地船舶30A处理。
最后，‘严重’威胁水平能够定义对目标船20造成操作风险且不能由辅助船30和/或目标船20来处理的障碍物。例如，冰障碍物O2可能具有有害轨迹T2且可能过大或过快而不能被本地船30B转向。
为了帮助定义威胁，系统10可以使用在目标船20周围的环境中定义的多个安全边界（例如，Z1-3）。这些边界Z能够直观地指示各区中相对于目标船20的威胁，并且能够在冰障碍物O可能进入限制边界Z中时警告操作员。可以使每个边界Z与要实现的所需安全措施相关联，诸如停止钻井、断开锚系装置的连接等，使得能够基于引起的威胁及时地关闭操作。
2.用户接口
如前所述，监视系统10使用许多用户接口以便在船舶20/30上显示。一般地，这些用户接口能够示出卫星冰数据、冰障碍物、雷达目标、信标、船舶以及监视系统10的其他元素。还可以查看各种元素的属性，并且可以配置多个显示。
下面参考图7A-7D来描述用于本公开系统10的用户接口屏幕200A-D的某些示例。这些用户接口屏幕200A-D可以是在船舶20/30上的系统架构10上操作的规划工具（118；图3B&5）的一部分，因此操作员能够评论信息、配置系统10、跟踪并监视威胁以及以及作为响应而规划任务及其他活动。
图7A-7D的每个屏幕200A-D可以具有主查看区域210、许多坞以及辅助窗口或弹出窗口，下面将描述其中的某些。如前所述，系统操作员使用各种用户接口屏幕200A-D以及在本文中为未详述的其他事项以使周围环境可视化。相应地，主查看区域210通常示出在目标船20周围或附近的感兴趣区域的图像数据212。此图像数据212可以是计算机生成的地图、卫星图像、冰图像或者这些的组合，并且可以从以从外部源（例如，140；图2）下载的文件导入用于图像数据212的信息。
在图7A的示例性用户接口屏幕200A中，例如，主查看区域210具有目标船（20）周围的区域的地图212，其被示为覆盖在地图212上的图标。就感兴趣的区域的地图212而言，其能够被系统用户更新、放大和缩小以及操纵。当然，用户接口屏幕200A-D的查看区域210可以具有不止一个空间显示，并且能够人工地添加附加显示区域且然后使其入坞。此外，能够单独地配置每个显示。例如，可以将一个显示区域配置成显示卫星冰图像，而另一个可以显示最新冰雷达图像。
用于查看区域210的图像可以由基于办公室的人员、远程服务提供商等提供，因此可以使用各种形式的电子交付，包括电子邮件、ftp服务器下载、因特网馈送、卫星链路等。另外，可以将多种图像格式用于显示和分析。例如，可以导入并使用冰图像格式，诸如Geotiff卫星光栅图象和ESRI Shapefile冰况图。除这些冰图像格式之外，系统10可以以多分辨率无缝图像数据库（MrSID）格式来导入图像文件。由LizardTech开发并申请专利的此文件格式（文件名extension.sid）被用于地理参考光栅图形、诸如正射像片的编码。
可以将原始图像数据导入系统10的用户接口、显示器及其他组成部分以供船舶20/30上的操作员使用。此外，软件可以执行结冰的形状识别，并且将所识别形状用坐标标定到感兴趣的地图和位置。随后，可以使得此已处理信息可用于船舶20/30上的各种用户接口和显示模块，允许操作员目视关于系统10的其他组成部分的结冰。稍后描述用户接口元件的附加细节。
在另一示例中，原始冰数据可以以标准地理文件格式进入，诸如GIS文件格式图像，提供冰信息的直观信息以及位置信息。某些冰信息可以包括冰密集度的指示及其他有用细节。然而，无论文件格式如何，此结冰信息数据可以从多个源收集并以规则的间隔更新。
一经导入，图像被存储在存储器中（即，在本地盘和/或远程服务器上）并在系统10内被参考以便未来在用户接口中、诸如在屏幕200A-D中使用。例如，可以按类型将图像文件存档并按日期和时间来编入索引以便未来在用户接口屏幕200A-D和本公开系统10的其他特征中使用。目标船20能够向各种辅助船30分发下载的图像文件。
系统操作员然后能够判定将此信息覆盖到用户接口和显示器中的其他信息的任何显示上。换言之，操作员能够将结冰信息覆盖到各种屏幕、菜单以及地图上。在屏幕200A上，例如，能够在窗口230中选择各种视图以在此主查看区210中示出或覆盖不同的组成部分或特征。
可用于查看的某些一般选项包括卫星成像、气象成像、冰成像、船舶分配、信标位置、风险区等。因此，在任何环境场景上，屏幕200A能够显示所选的图形细节，诸如船20和30的位置、排除区、定义的障碍物（冰山和大浮冰的当前位置和历史轨迹）、大块浮冰以及如本文所讨论的其他元素。还可以以图形方式显示或指示气象信息，诸如温度、风速和风向、高和低压力、洋流等。这样，系统操作员具有可用于配置如何在主查看区域210中将数据和图像分层并呈现的一定范围的显示选项。
例如，图7A中的主查看区210示出了冰成像且示出了系统10的各种船舶20/30和信标40的相对位置。相对于陆块216显示了大块浮冰214，并且用使用彩色编码等的冰的密集度信息以图形方式示出了大块浮冰214。如各种信标40一样，相对于大块浮冰216以图形方式示出了船舶20/30。此信息全部是基于GPS坐标及其他收集数据而人工地和/或自动地输入到系统中的，如本文公开的。
如在图7A的示例中进一步所示，可以对与主查看区210中的元素相关联的属性进行评定以便在坞220、弹出窗口232或附加屏幕（未示出）上显示。例如，坞220示出了在主视图210中使用的彩色编码和相应的冰密集度。
箭头222示出了用于各种系统组成部分的图形符号，并且可以在属性坞224中显示冰的属性。在这里，冰属性可以基于来自世界气象组织（WMO）的海冰符号体系，其一般地称为Egg Code并示出了总密集度、部分密集度、发展阶段以及主要冰形式。
随着系统用户与屏幕的元素相交互，各种弹出窗口232等能够显示附加信息。例如，鼠标已在主查看区210中的船舶30上通过，并且结果得到的弹出窗口232示出了关于该船舶30的信息，诸如身份、位置、航向、速度等。
在图7B的示例性用户接口屏幕200B中，主查看区210在此示出了已被下载并导入系统10中的冰图像212。另外，可以选择来自其他环境成像的视图230以便在地图区上显示为各种层。还结合冰图像212显示了船舶20/30、信标40以及其他系统组成部分。用具有属性、诸如位置、航向、速度以及当前任务的弹出窗口示出了一个船舶V3。使用附加屏幕，可以用用户接口来访问所示的系统元素的更细的细节，因此能够根据需要添加、更新以及处理信息。
如前所述，可以从GPS转发器文件导入来自信标40的数据，并且还可以以相同的方式将海流预测文件下载、导入以及编入索引。此信息然后能够在用户接口屏幕200B中使用。特别地，系统操作员能够在用户接口屏幕200B中使冰威胁可视化并进行评定。一旦识别了冰威胁，则目标或辅助船20/30上的操作员能够定义新识别的冰障碍物为要监视的。
例如，在目标船20附近的四个冰障碍物A-D具有信标40，并且能够监视和显示其历史轨迹和预测轨迹。障碍物A还具有示出其属性、诸如位置、航向、速度、尺寸以及当前威胁水平的弹出窗口。再次地，可以用使用附加屏幕的用户接口来访问障碍物的更细的细节，因此能够根据需要添加、更新以及处理信息。
作为障碍物的预测轨迹的一部分，系统100能够访问用于洋流和风流的如前所述的预测模型，并且能够将其用于障碍的预测轨迹。还可以在主查看区210中显示被访问的洋流和风流，该主查看区210示出了目标船20附近的流C。
最后，如进一步在图7B中所示，目标船20可以具有其自己的规划路线R，例如，如果船舶20以设定操作在水中移动，诸如当执行海洋地震勘测时。关于船舶的规划路线R的信息能够被系统10在评定如前所述的预测模型以预测障碍物的轨迹及其对船舶20的威胁时使用。关于船舶20及其路线R的附加信息能够在预测模型中使用，包括但不限于目标船的当前速度、当前方向、未来位置、当前操作阶段（即，是否部署了拖缆）等。
遗憾的是，一旦定义了障碍物位置，则该位置不可避免地随着海冰继续移动而改变。此外，可能不会始终可以用信标40对每个冰威胁加标签并随着其自动更新而观察位置。尽管如此，操作员可能仍希望在显示中识别冰障碍物并跟踪其移动。为此，操作员可以在任何时间人工地更新任何已定义障碍物的位置，或者系统10可以对图像数据中的对象使用形状识别技术并自动地更新其位置。
在图7B中，没有信标40的一个此类突出显示障碍物是障碍物E。随着位置通过冰图像的观察或形状识别而被人工地记录到本公开系统的数据库，此突出显示障碍物E的移动然后能够相对于目标船20被直观地跟踪并计算。
图7C示出了用于系统的规划工具（118）的用户接口屏幕200C的另一示例。除已描述的特征之外，屏幕200C示出了冰障碍物O、船30等的预测路径或编程轨迹，并示出了各种系统资源的指派。如前所述，系统操作员可以向辅助船30分配任务，并且辅助船30可以为其自己指派任务。任务包括监视特定冰障碍物或采取行动以使指定冰障碍物从其轨道转向。系统操作员可以使用规划工具（118）的屏幕200C来定义用于船舶30转向和执行特定任务的推荐路径。
例如，在系统的用户接口屏幕200C中，操作员可以向任何的各种辅助船30指派特定任务240。该任务包括在物理上观察冰障碍物、主动地使特定冰障碍物转向至不同路线、执行侦察和尖桩篱栅运行等。使用可用数据和预测的组合，操作员然后可以判定需要执行什么任务，如果有的话。任务240通常被指派给辅助船30并包括冰侦察、冰目标确定、冰目标监视以及冰目标加标签。对于冰侦察可以为辅助船30指派一般侦察角色。任务可以是用于预定义区域或船轨迹，或者其简单地将其留给辅助船的船长处理。
对于冰目标确定，辅助船30被指派将确定目标、破碎或偏转的特定冰障碍物O或区域。对于冰目标监视，辅助船30被指派要监视的特定冰障碍物，因此能够向系统10中输入信息。对于冰目标加标签，辅助船30被指派将用GPS转发器信标40加标签的特定冰障碍物。
本公开系统10能够自动地计算执行任务所需的建议船的航行轨迹T，从当前船舶位置或从前一任务结束开始。本公开系统10还计算在任务之间将行进的估计时间。
用于辅助船30的任务240出现在本公开系统的用户接口屏幕200C中，因此用户能够一眼就看到用于辅助船30的任务240的时间表、估计任务时间以及估计任务持续时间。在图7D的用户接口屏幕中示出了呈现此任务的另一方式，其具有日历显示250。通过查询日历显示250中的时间滑块，计划可以随着完成其任务240而与所识别冰障碍物的预测轨迹和所有规划船舶路径一起在主查看区210中示出。使用日历显示250，操作员能够以最高效和安全的方式协调并调度船舶任务240。
为了实现日历显示250，用时间戳对记录数据（船舶位置、障碍物或转发器位置、冰图像文件等）加标签，因此能够随时间推移在空间上显示信息。日历显示250还允许操作员定义日历事件，诸如辅助船30可用性；预定停机时间；冰图像、GPS转发器文件或其他文件的预定导入；以及新障碍物威胁的识别。
例如，通过选择计划并跨日历显示250上的计划滑块拖曳鼠标指针，操作员可以随时间推移而使其他显示形成动画，诸如主查看区210。此时间滑动允许操作员使冰随时间推移如何移动可视化并观察趋势和对目标船20的潜在威胁。操作员还可以看到规划船舶30和预测的冰和障碍物移动以考虑该计划将如何工作以减少对目标船（20）的威胁。
虽然在图7A-7D中仅示出了用于系统10的某些用户接口屏幕，但将认识到的是系统10的用户接口和各种模块可以使用许多屏幕以便输入、修改以及显示信息。例如，可以提供允许操作员在船舶之间中继和传送指令、保持行动项目、修改或配置系统等的用户接口屏幕。
本公开的技术能够用数字电子电路或用计算机硬件、固件、软件或用这些的组合来实现。能够在有形地在机器可读存储设备中体现以便由可编程处理器执行的计算机程序产品中实现用于实施本公开技术的设备；并且能够由通过对输入数据进行操作并生成输出来执行指令程序以执行本公开技术的功能的可编程处理器来执行本公开技术的方法步骤。举例来说，适当的处理器包括通用和专用微处理器两者。一般地，处理器从只读存储器和/或随机存取存储器，包括磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及光盘接收指令和数据。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，举例来说，包括半导体存储器件，诸如EPROM、EEPROM以及闪速存储器件；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM磁盘。任何前述内容能够用ASIC（专用集成电路）来补充或结合到其中。
优选及其他实施例的前述描述并不意图限制或约束本申请人设想的发明概念的范围或可用性。如前文所讨论的，本公开系统和方法能够在具有冰川冰、大块浮冰、浮冰块、及其他冰障碍的冰覆盖区中使用。然而，本公开系统和方法能够在具有被浸入和/或漂浮在水中的可能干扰钻井、生产或勘探操作的碎片、植物、漂浮物、投弃物、海洋动物、或其他障碍或障碍物的其他位置上使用。因此，本公开的技术不限于仅在冰覆盖区中使用。作为对公开本文包含的发明概念的交换，申请人要求由所附权利要求赋予的所有专利权。因此，意图在于所附权利要求包括所有修改和变更至其归入以下权利要求或其等效物的范围内的完全程度。

Claims (23)

1.一种用于目标海洋结构的海洋威胁监视方法，包括：
随着目标海洋结构在水体中执行设定操作而用计算机系统来识别目标海洋结构附近的一个或多个海洋障碍物；
用计算机系统来监视一个或多个所识别海洋障碍物随时间推移相对于目标海洋结构的位置；
通过确定有威胁的一个或多个海洋障碍物的属性并将所确定的属性与目标海洋结构和/或设定操作应付威胁的限制进行比较，用计算机系统基于一个或多个所识别海洋障碍物的所监视位置来预测对目标海洋结构和/或设定操作的威胁，该属性指示一个或多个海洋障碍物中的哪个海洋障碍物对目标海洋结构和/或设定操作造成威胁；以及
用计算机系统来规划对一个或多个所识别海洋障碍物对目标海洋结构和/或设定操作的预测威胁的响应。
2.如权利要求1的方法，其中，所述海洋障碍物包括冰山、大浮冰块、流冰群、碎片、植物、浮货、投弃物、海洋动物或其组合；并且其中，目标海洋结构选自由钻井船、生产船舶、生产平台、井楼、升降器、地震勘测船组成的组。
3.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统来识别目标海洋结构附近的一个或多个海洋障碍物包括接收来自部署在一个或多个海洋障碍物上的一个或多个信标的位置信息。
4.如权利要求3的方法，其中，用计算机系统来监视一个或多个所识别海洋障碍物随时间推移相对于目标海洋结构的位置包括：使用一个或多个部署信标随时间推移的位置信息来确定一个或多个海洋障碍物的位置。
5.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统来识别目标海洋结构附近的一个或多个海洋障碍物包括：根据目标海洋结构的附近的成像数据来确定一个或多个海洋障碍物。
6.如权利要求5的方法，其中，用计算机系统来监视一个或多个所识别海洋障碍物随时间推移相对于目标海洋结构的位置包括：随时间推移根据成像数据来确定一个或多个海洋障碍物的移动。
7.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统来识别目标海洋结构附近的一个或多个海洋障碍物包括：人工地输入一个或多个海洋障碍物的观察数据。
8.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统基于一个或多个所识别海洋障碍物的所监视位置来预测对目标海洋结构和/或设定操作的威胁包括：确定相对于目标海洋结构有威胁的一个或多个海洋障碍物的未来轨迹。
9.如权利要求1的方法，其中，所述属性选自由尺寸、距离、速度、形状、深度、轨迹以及威胁水平组成的组。
10.如权利要求1的方法，其中，目标海洋结构和/或设定操作的限制包括：目标海洋结构可承受的来自一个或多个海洋障碍物的冲击的阈值、停止目标海洋结构的设定操作所需的时间间隔，或将目标海洋结构从一个或多个海洋障碍物的威胁移开所需的时间间隔。
11.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统来规划对预测威胁的响应包括响应于预测的威胁而规划至少一个资源的部署。
12.如权利要求11的方法，其中，规划至少一个资源的部署包括：通过相对于有威胁的一个或多个海洋障碍物指引一个或多个船舶来使有威胁的一个或多个海洋障碍物转向。
13.如权利要求12的方法，其中，使有威胁的一个或多个海洋障碍物转向包括：用一个或多个船舶来破碎或移动一个或多个海洋障碍物。
14.如权利要求11的方法，其中，规划至少一个资源的部署包括：跟踪一个或多个船舶相对于一个或多个海洋障碍物和目标海洋结构的位置。
15.如权利要求11的方法，其中，所述至少一个资源选自由辅助船、跟踪信标、以及飞行器组成的组。
16.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统来规划对预测的威胁的响应包括：产生用于对一个或多个海洋障碍物进行观察、转向或加标签的任务。
17.如权利要求16的方法，其中，产生用于对一个或多个海洋障碍物进行观察、转向或加标签的任务包括：向至少一个资源发送指令以实现产生的任务。
18.如权利要求1的方法，其中，用计算机系统来规划对预测的威胁的响应包括：确定其中将关闭设定操作并使目标海洋结构从预测威胁移开的时间间隔。
19.如权利要求1的方法，其中，确定有威胁的一个或多个海洋障碍物的属性并将所确定的属性与目标海洋结构和/或设定操作处理威胁的限制进行比较包括执行该确定和该比较以规划在多个用于相互比较的方案中的响应。
20.如权利要求1的方法，其中，海洋障碍物包括漂浮障碍物、水中障碍物或其组合；并且其中，目标海洋结构选自由钻井结构、生产结构、勘探结构组成的组。
21.如权利要求11的方法，其中，所述至少一个资源是远程操作的交通工具。
22.一种用于目标海洋结构的海洋威胁监视设备，包括：
用于随着目标海洋结构在水体中执行设定操作来识别目标海洋结构附近的一个或多个海洋障碍物的装置；
用于监视一个或多个所识别海洋障碍物随时间推移相对于目标海洋结构的位置的装置；
用于基于一个或多个所识别海洋障碍物的所监视位置来预测对目标海洋结构和/或设定操作的威胁的装置，包括用于确定有威胁的一个或多个海洋障碍物的属性的装置和用于将所确定的属性与目标海洋结构和/或设定操作处理威胁的限制进行比较的装置，该属性指示一个或多个海洋障碍物中的哪个海洋障碍物对目标海洋结构和/或设定操作造成威胁；以及
用于规划对预测的威胁的响应的装置。
23.一种用于目标海洋结构的海洋威胁监视系统，包括：
通信设备，用于获得关于目标海洋结构附近的一个或多个海洋障碍物的信息；
存储器，用于存储所获得的信息；以及
一个或多个服务器，可操作地耦合到通信设备和存储器，所述一个或多个服务器被配置成执行如权利要求1-21中任一项所述的用于目标海洋结构的海洋威胁监视方法。
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