CN111615675A - 用于操作船舶的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制船舶(1)的系统包括船舶(1)，该船舶(1)具有：船舶控制单元(204)，其被配置为确定船舶(1)的态势信息；和收发器(12)，其连接到船舶控制单元(204)并且被配置为发送态势信息。远离船舶(1)的远程控制中心(18)包括：收发器(16)，其被配置为接收船舶(1)的态势信息；和远程控制单元(202)，其被配置为基于态势信息来确定用于操纵船舶(1)的引航控制信息并且被配置为经由远程控制中心(18)的收发器(16)将引航控制信息发送到船舶(1)。船舶控制单元(204)或远程控制单元(202)被配置为确定船舶(1)的收发器(12)与远程控制中心(18)的收发器(16)之间的连接的质量。

Description

用于操作船舶的方法和系统
本公开涉及一种用于操作一个或更多个船舶的方法和系统，特别是远程控制集装箱船舶，例如无人远程控制和可选部分自主操作的集装箱船舶。
用于例如辅助集装箱船舶(例如，货轮)入港、停泊、驶离泊位和出港的辅助操作传统上由船上的引航员执行，并且可选地还利用有人操纵的拖船，有人操纵的拖船由船长在多个其他船员的辅助下操作。
海船需要这种辅助，因为它们通常无法在港口环境的约束下自己机动。需要引航员，因为引航员熟悉港湾的当地条件。例如，引航员将确切知道特定港湾的危险或浅水区域在哪里。引航员为船舶带来在狭窄航道中控制大型船只的专业技能以及港口的专业知识。这些专业知识可包括当地目视参考点、潮汐知识、涌浪、水流和水深，这些无法在导航图上容易地标识。当地法规可能要求超过特定尺寸的海船在进入当地航道(例如，港湾或港口)时必须使用引航员。
通常，引航员在水域、港湾、海湾、通航水道、湖泊和河流中操作集装箱船舶。
集装箱船舶是被设计和建造用于运输航运集装箱(联运集装箱)的海船(货船)。通常，集装箱船舶将其所有载荷装入卡车大小的联运集装箱中。集装箱船舶是商业联运货运的常见手段，如今运送大多数海上非散货。集装箱船舶容量以二十英尺当量单位(TEU)来测量。典型的载荷是20英尺和40英尺(2-TEU)ISO标准集装箱的混合，其中后者占主导。
航运集装箱被存放在船体中，即，集装箱船舶的露天甲板下方和露天甲板上方。在集装箱船舶的纵向方向上储存空间被划分成分隔间，在集装箱船舶的横向方向上储存空间被划分成若干排，在垂直方向上储存空间被划分成若干水平集装箱层。
集装箱船舶不同于诸如拖船的其它类型的船。例如，拖船的目的在于通过其引擎及其螺旋桨从拖船到要牵引/辅助的海船传递机械能。拖船通过提供强力的柴油电动或柴油驱动器来适应其任务，并且具有极高的功率吨位比以便能够提供大的拉力/推力(系柱拉力)。
目前，引航员必须在集装箱船舶进入港湾的危险水域之前登上集装箱船舶。这在恶劣天气下会特别危险，并且引航员会面临相当大的落水风险。因为引航员的数量有限，集装箱船舶在进入港口之前可能必须等待。
本发明的实施方式旨在解决上述问题。
根据第一方面，提供了一种用于控制船舶的系统，该系统包括：船舶，具有：船舶控制单元，其被配置为确定船舶的态势信息；和收发器，其连接到船舶控制单元并且被配置为发送态势信息；以及远离船舶的远程控制中心，包括：收发器，其被配置为接收船舶的态势信息；和远程控制单元，其被配置为基于态势信息来确定用于操纵船舶的引航控制信息并且被配置为经由远程控制中心的收发器将引航控制信息发送到船舶，其中，船舶控制单元或远程控制单元被配置为确定船舶的收发器与远程控制中心的收发器之间的连接的质量。
这意味着引航员远程地接收关于船舶的状态的信息，并且所发送的信息动态地取决于连接的质量。这意味着即使态势信息未包含与船舶有关的所有信息，也继续发送态势信息。
连接的质量的确定可基于连接的单个参数(例如，带宽、延迟或分组丢失)来确定。在一些情况下，连接的质量的确定可基于连接的多个参数(例如，带宽和/或延迟和/或分组丢失)。
优选地，船舶控制单元或远程控制单元被配置为基于连接的延迟的确定来确定连接的质量。优选地，延迟的确定包括确定时延是否低于预定操作延迟阈值。优选地，如果时延高于预定操作延迟阈值，则船舶控制单元或远程控制单元被配置为基于从船舶发送到远程控制中心的态势信息的类型来确定态势信息的优先级。
优选地，船舶控制单元或远程控制单元被配置为基于连接的带宽的确定来确定连接的质量。优选地，带宽的确定包括确定带宽是否高于预定操作带宽阈值。优选地，如果带宽低于预定操作带宽阈值，则船舶控制单元或远程控制单元被配置为基于从船舶发送到远程控制中心的态势信息的类型来确定态势信息的优先级。
优选地，船舶控制单元或远程控制单元被配置为基于态势信息来确定船舶的收发器与远程控制中心的收发器之间的连接的可用带宽的优先级。优选地，基于船舶与靠泊位置的接近度来确定可用带宽的优先级。
优选地，船舶控制单元或远程控制单元被配置为基于连接的可靠性来确定连接的质量。
优选地，远程控制单元被配置为基于各个船舶的态势信息来确定船舶的收发器与远程控制中心的收发器之间的第一连接以及另一船舶的收发器与远程控制中心的收发器之间的第二连接的优先级。
优选地，船舶是集装箱船舶。
在第二方面，提供了一种用于控制船舶的远程控制中心，所述远程控制中心包括：收发器，其被配置为接收船舶的态势信息；以及远程控制单元，其被配置为基于态势信息来确定用于操纵船舶的引航控制信息，并且被配置为将引航控制信息发送到船舶，其中，远程控制单元被配置为确定船舶与远程控制中心的收发器之间的连接的质量。
在第三方面，有一种船舶，包括：船舶控制单元，其被配置为确定船舶的态势信息；以及收发器，其连接到船舶控制单元并且被配置为将态势信息发送到远程控制中心并从远程控制中心接收基于态势信息确定的引航控制信息；其中，船舶控制单元被配置为确定船舶的收发器与远程控制中心之间的连接的质量。
在第四方面，有一种用于控制船舶的方法，包括：在远离船舶的控制中心中接收船舶的态势信息；基于态势信息来确定用于操纵船舶的引航控制信息；将引航控制信息发送到船舶；在船舶的船舶控制单元中接收引航控制信息；以及确定船舶与远程控制中心之间的连接的质量。
这意味着引航员远程地接收关于船舶的状态的信息并且不必登船以提供引航控制信息。这意味着引航员不必在波涛汹涌的海上尝试登船时暴露于危险条件。通过使引航员保持在一个位置，引航员辅助操作之间可节省时间，因为引航员不必往返于船舶。
还在以下详细描述和随附权利要求中参照附图描述了各种其它方面和另外的实施方式，附图中：
图1示出在辅助操作期间受助船只和拖船的示意性侧视图；
图2示出远程控制中心、船舶和航线控制中心的示意性表示；
图3示出船舶的示意图；
图4示出远程控制中心的示意图；
图5至图7示出根据实施方式的船舶与远程控制中心之间的通信的流程图；
表1和表2示出不同类型的态势信息的优先级表；
图8示出确定船舶与远程控制中心之间的连接的质量的流程图。
图1示出根据实施方式的在辅助操作期间受助海船1(例如，集装箱船舶1)和拖船2的示意性侧视图。拖船2经由牵引线10连接到集装箱船舶。附加拖船可在集装箱船舶1的侧面推或从附加牵引线10拉集装箱船舶。辅助操作中所涉及的拖船2的数量取决于集装箱船舶1的尺寸、自身操纵的集装箱船舶1的容量和各个拖船2可传送的拉力(系柱拉力)。
另选地，集装箱船舶1可以是需要辅助的任何类型的海船1，例如货船、油轮、散货船(在图1中以集装箱船舶为例)。以下，术语集装箱船舶1将用于描述船只。图1所示的示例集装箱船舶是具有双岛的集装箱船舶1，设计有靠近船尾6的用于排放废气的烟囱4以及靠近船首7的舰桥5。集装箱8被示出存放在甲板上方，并且通常也将存放在甲板下方。船体3的侧面设置有强点9，其标记有文字“TUG”以用于指示船体上适合于由推到船体3上的拖船2接合的位置。
集装箱船舶1在沿着船的侧面的若干位置处设置有系柱和绞盘以用于附接牵引线10。通常，系柱和绞盘设置在船尾6附近和船首7附近，并且沿着船体3的侧面按规则间隔设置。牵引线10根据实际需要附接在集装箱船舶1上的合适位置处。因此，牵引线10的一端附接到集装箱船舶1，牵引线10的另一端附接到拖船2。
当集装箱船舶1靠近港口时，集装箱船舶1可能需要辅助以使集装箱船舶1航行通过当地航道。集装箱船舶1的船长可能不熟悉当地航道的状况并且依赖于引航员的知识。根据集装箱船舶1的尺寸，集装箱船舶1的辅助操作可以是拖船2辅助操作和/或仅集装箱船舶1的引航员辅助操作。
无论哪种情况，引航员均需要导航集装箱船舶1进入港口或港湾。通常，引航员并不控制集装箱船舶1，而是建议集装箱船舶1的船员和船长如何在当地航道航行。然而，在一些情况下，引航员可取得对船舶的控制。例如，在一些管辖区中(例如，在巴拿马运河中)，可能要求集装箱船舶1的船长将集装箱船舶1的控制让与引航员。
以前在辅助操作开始时，引航员必须在集装箱船舶1进入港口之前前往集装箱船舶1并登上集装箱船舶1。引航员可能出海几公里以见到并登上集装箱船舶1。在一些情况下，集装箱船舶1可能必须停下并等待下一位空闲的引航员前往集装箱船舶1。引航员可使用船或直升机来前往集装箱船舶1。
这样，在以前的辅助操作期间，引航员自身在集装箱船舶1上。引航员提供操纵集装箱船舶1的指令。集装箱船舶1的船长通常采纳引航员的指令。例如，引航员可发出导航指导，并且船长和舵手按照引航员的指令来控制集装箱船舶1。出于责任原因和/或由于船舶的船长更熟悉控制集装箱船舶1，引航员可不取得船只的控制。例如，船长可保留控制权，因为船长和他的船员熟悉船舶的反应。
另选地或另外地，引航员也负责控制拖船2的移动指令。引航员可经由与相应拖船2和/或集装箱船舶1的船长的无线无线电通信来发出移动指令(例如，推力命令)。
相反，如图1所示的实施方式意味着引航员不必自身登上集装箱船舶1。图1示出分别在集装箱船舶1、拖船2和远程控制中心18上的通信收发器12、14和16。远程控制中心18远离集装箱船舶1并距集装箱船舶1一定距离。
远程控制中心18与集装箱船舶1和/或拖船2通信。远程控制中心18位于陆地20上。在一些实施方式中，远程控制中心18在陆地上具有固定位置(例如，在港务局内)，但远程位置可位于任何地理位置。然而，在其它实施方式中，远程控制中心18可以在陆地上移动、固定在水上或在水上移动。在一个实施方式中，移动控制中心是在便携式装置(例如，平板或虚拟现实头戴式耳机)上管理所有所需信息和控制处理的控制中心。收发器12、14、16可以是无线地发送和接收信息的任何合适的通信设备。例如，在一些实施方式中，收发器使用LTE(长期演进)、LTE-A、4G通信协议在许可移动电话网络上操作。在其它实施方式中，收发器在诸如Wi-Fi的无许可网络上操作。在一些实施方式中，远程位置是以海岸为基础的控制中心。在其它实施方式中，可利用卫星通信来进行通信。
远程控制中心18意指集装箱船舶1从远程位置接收引航员的指导和指令。这样，引航员可提供关于在当地航道中控制和导航集装箱船舶1的建议。引航员位于远程控制中心18中，不需要登上集装箱船舶1或拖船2。这意味着在恶劣天气中引航员不必在登上集装箱船舶1时经历危险状况并且没有落水的风险。
在一个实施方式中，远程控制中心18控制集装箱船舶1和拖船2二者。在一些实施方式中，拖船2是无人操纵的。然而，在其它实施方式中，拖船2部分地远程控制和/或部分地自主操作。在一些实施方式中，拖船2能够部分地响应于所接收的指令自主操作，部分地在直接远程控制下操作。
类似地，在一些实施方式中，集装箱船舶1是无人操纵的。然而，在其它实施方式中，集装箱船舶1是有人操纵的，但能够远程地控制和/或部分地自主操作。在一些实施方式中，集装箱船舶1能够部分地响应于所接收的指令自主操作，部分地在直接远程控制下操作。
现在将参照其它附图讨论集装箱船舶1的控制。尽管图1示出了拖船2，但为了简明和清晰，其它附图没有示出拖船。然而，如参考实施方式描述的控制集装箱船舶1的系统和方法也同时适用于拖船2。这样，在一些实施方式中，提及集装箱船舶1也可以想到同时控制集装箱船舶1和拖船2。
现在将参照图2讨论本发明的概述。图2示出远程控制中心18、集装箱船舶1和航线控制中心200之间的示意性通信关系。远程控制中心18包括远程控制单元202，其连接到用于发送和接收信息的收发器16。集装箱船舶1包括船舶控制单元204，其连接到用于发送和接收信息的另一收发器12。船舶控制单元204被配置为控制船舶并处理集装箱船舶1的态势信息，并且将参照图3更详细地讨论。远程控制单元202被配置为处理态势信息并基于态势信息来生成引航控制信息。远程控制单元202将参照图4更详细地讨论。
如提及的，远程控制中心18被配置为响应于所接收的集装箱船舶1的态势信息而发送引航控制信息。在一些实施方式中，直接从集装箱船舶1接收态势信息。然而，可选地，在其它实施方式中，集装箱船舶1是航线所拥有的船队的一部分。集装箱船舶1的态势信息经由航线控制中心200直接发送到远程控制中心18。航线控制中心200从集装箱船舶1接收态势信息并将其发送到远程控制中心18。引航控制信息可接收自远程控制中心18和航线控制中心200并被发送到集装箱船舶1。通过经由航线控制中心发送态势信息，可由航线所有者聚合数据。在一些实施方式中，集装箱船舶1、远程控制中心18和航线控制中心200之间的通信链路被加密以免受恶意攻击。
转向图3，将更详细地讨论集装箱船舶1。图3示出集装箱船舶1中的控制系统的示意性表示。集装箱船舶1包括船舶控制单元204。在一些实施方式中，船舶控制单元204被安装并位于集装箱船舶1上。在一些实施方式中，船舶控制单元204位于远离集装箱船舶1的位置。例如，在以海岸为基础的计算机处理中心(未示出)上进行大规模计算机处理。船舶控制单元204被配置为接收和发送与集装箱船舶1有关的信息。船舶控制单元204被配置为处理与集装箱船舶1有关的信息。船舶控制单元204包括用于控制集装箱船舶1内的系统的一个或更多个模块。在一些实施方式中，模块是船舶控制单元204的一部分。另选地，模块的功能位于定位在集装箱船舶上的一个或更多个辅助控制单元中，与船舶控制单元204分离。船舶控制单元204和模块的功能可利用软件、硬件或二者组合来实现。
船舶控制单元204连接到态势感知模块302。态势感知模块302连接到用于接收或测量与集装箱船舶1的周围环境有关的信息的至少一个传感器。在一些实施方式中，围绕集装箱船舶1的周边存在多个相机304。多个相机304可包括数字相机布置，其在水平平面中具有360°视野以提供集装箱船舶1周围区域的全景。相机布置304可在光谱的可视部分中和/或在光谱的可视部分之外操作。相机304可以是红外相机和/或夜视相机以便于在弱光条件下操作。
态势感知模块302还可连接到附加传感器，包括激光雷达306、声纳308、雷达310和麦克风312。传感器可以是用于检测和测量船舶的状况或集装箱船舶1的环境的任何合适的传感器。麦克风312也位于集装箱船舶1的周边周围以检测集装箱船舶1附近的音频。在一些实施方式中，麦克风是检测源自特定方向的音频的定向麦克风。态势感知模块302被配置为将从传感器304、306、308、310、312接收的信息发送到船舶控制单元204。这意味着船舶控制单元204基于一个或更多个传感器来接收当前态势状态。
船舶控制单元204可将态势信息输出到船上的显示模块326和船上的声学模块328。显示模块326被配置为向一个或更多个显示器330输出视觉信息。显示器330被安装在集装箱船舶1的舰桥5中。类似地，由麦克风312接收的音频信息可由声学模块328输出到安装在与显示器330相同的区域中的一个或更多个扬声器332。所接收的引航控制信息可由显示模块326显示在单独的显示器342上。另选地，所接收的引航控制信息可被叠加在其它显示器330上。另外地或另选地，引航控制信息可以是通过扬声器332播放的音频信息。
船舶控制单元204连接到操纵模块314。操纵模块被配置为控制集装箱船舶1上的一个或更多个操纵单元。这样，操纵模块314向一个或更多个操纵单元发送信号以改变集装箱船舶1的航向和速度。操纵模块314从船舶控制单元204的导航模块346接收指令。
集装箱船舶1的一个或更多个操纵单元是螺旋桨316、推进器318、舵320、azipod吊舱322和引擎324。集装箱船舶1可具有上述操纵单元316、318、320、322、324中的一个或更多个。实际上，在一个实施方式中，集装箱船舶1可具有船首侧推进器、后侧推进器、分别联接到两个主引擎的两个主后螺旋桨。操纵模块314向船舶控制单元204发送与各个操纵单元的当前状态有关的信息。这样，船舶控制单元204接收所有相应操纵单元的完整状态图。
在船舶控制单元204处从定位系统模块334接收集装箱船舶1的附加信息。定位系统模块334连接到全球定位系统336和一个或更多个运动传感器338(例如，加速度计)。加速度计传感器338被配置为检测船舶的移动，例如集装箱船舶1的船体的俯仰、偏航、横滚。定位和移动信息被发送到船舶控制单元204。这意味着船舶控制单元204接收关于集装箱船舶1的位置的信息。
船舶控制单元204连接到船舶控制接口模块340。船舶控制接口模块340从舰桥内的船员接收信号和输入指令。例如，船舶控制接口模块340在船舶控制接口350上从船员接收关于所接收的引航员建议指令可接受还是应该拒绝的指令。船舶控制接口350包括多个输入，包括舵轮和引擎控件。在一些实施方式中，船舶控制接口350包括输入触摸屏或键盘。
船舶控制单元204设置有导航模块346，其允许船舶控制单元204将集装箱船舶1自主地或半自主地从第一位置导航到第二位置。例如，导航模块346可将集装箱船舶从当前位置导航到所接收的指示位置。例如，从港口外的等待位置到港口中的靠泊位置。
导航模块346包括集装箱船舶1的安全导航所需的海图，并且形成集装箱船舶1的导航系统的一部分。导航模块346允许船舶控制单元204将集装箱船舶1从目标位置导航至停泊位置。导航模块346还允许船舶控制单元346将集装箱船舶1从停泊位置导航回开放水域。通过部署碰撞避免模块348的船舶控制单元204来避免与集装箱船舶1的路径中的障碍物碰撞。在碰撞避免模块248的辅助下，如果需要，船舶控制单元204可采取规避动作，以避免与诸如另一海船、陆地、桥柱或浅水的物体碰撞。
优选地，导航系统是自主导航系统，其被配置为在COLREG的意图内的所有场景下操纵集装箱船舶1。符合COLREG的算法被存储在船舶控制单元204中以使得船舶控制单元204可进行必要的航向校正以便在所有场景下安全地导航。
碰撞避免模块348包括关于避碰的法规信息，例如COLREG(1972年国际海上避碰规则)，并根据规则采取规避动作。碰撞避免模块348使得船舶控制单元204能够确定何时以及采取何种规避动作。
船舶控制单元204还连接到引航控制信息检查模块344。当从远程控制中心18接收到引航控制信息时，引航控制信息检查模块344验证所接收的引航控制信息中的指导安全并且不会使船舶或其它处于危险中。引航控制信息检查模块344连接到导航模块346和碰撞避免模块348。引航控制信息检查模块344请求导航模块346和碰撞避免模块348处理引航控制信息以检查指导安全。从导航模块346接收发送到船舶控制单元的警告警报，或者碰撞避免模块348确定引航控制信息不正确。参照图6对此进行进一步讨论。
船舶控制单元204连接到收发器12以用于从集装箱船舶1向远程控制中心18发送信息。所发送的信息可包括与集装箱船舶有关的任何信息。在一些实施方式中，船舶控制单元204将来自集装箱船舶1的态势信息发送到远程控制中心18。在一些实施方式中，态势信息是与集装箱船舶1的当前状态有关的任何信息。然而，如果需要，态势信息还可包括历史信息。在一些实施方式中，态势信息包括来自相机304的显示集装箱船舶周围的一个或更多个视野的图像和/或视频、激光雷达信息、声纳信息、雷达信息、来自麦克风312的声音信息、GPS、来自加速度计338的移动信息以及来自操纵单元316、318、320、322、324的信息。相机304和麦克风312可向远程控制中心18发送实时视听信息。
现在将参照图4讨论远程控制中心18。图4示出远程控制单元202的相互示意图。远程控制单元202被配置为基于集装箱船舶1的态势信息来处理与集装箱船舶1有关的信息和引航控制信息。远程控制单元202包括用于控制远程控制中心18内的系统的一个或更多个模块。在一些实施方式中，模块是远程控制单元202的一部分。另选地，模块的功能位于定位在远程控制中心上的一个或更多个辅助控制单元中，与船舶控制单元204分离。远程控制单元202和模块的功能可利用软件、硬件或二者的组合来实现。
远程控制单元202连接到收发器布置16。远程控制单元202被配置为从集装箱船舶1接收态势信息，如参照图3提及的。
远程控制单元202向显示模块402发送与来自相机304的显示集装箱船舶周围的一个或更多个视野的图像和/或视频、激光雷达信息、声纳信息、雷达信息、GPS、来自加速度计338的移动信息、以及来自操纵单元316、318、320、322、324的信息中的一个或更多个有关的视觉信息。态势信息可被输出在一个或更多个显示器上，包括相机输出显示器404、激光雷达显示器406、声纳显示器408和雷达显示器410。附加态势信息(例如，与一个或更多个操纵单元有关的信息)可进一步显示在附加或现有显示器上。
声音信息由远程控制单元202发送到声学模块414再到扬声器412。在一些实施方式中，集装箱船舶1设置有声学传感器，例如在水平平面中具有360°听力域的定向声学麦克风布置。在实施方式中，船舶控制单元204被配置为将来自定向声学麦克风布置的音频信号发送到远程控制中心18。
在一些实施方式中，远程控制中心18设置有显示屏以用于实时地在显示屏的360°圆形阵列(未示出)上将相机布置的信号显示给远程控制中心18中的引航员416。在一些实施方式中，有成圆形布置的八个显示屏，但将理解，可按圆形布置使用少于八个显示屏，并且可按圆形布置使用超过八个显示屏。此外，可替代地使用投影仪等以提供单个完整圆周显示屏。在实施方式中，在一个或更多个显示屏上叠加增强现实，以在视频图像上显示态势信息。例如，在相机输出上叠加声纳、激光雷达或雷达输出。在其它实施方式中，显示模块402被配置为将视觉信息输出到虚拟现实头戴式耳机或其它便携式显示屏。
在一些实施方式中，远程控制单元202将位于海岸上的远程控制中心18中。远程控制中心18可不与集装箱船舶1目视接触。这样，从集装箱船舶1发送的态势信息允许远程控制中心18中的引航员获得集装箱船舶的即时实时状态的完整了解。
基于态势信息，引航员416可创建引航控制信息。引航控制信息可采取不同的形式。在一些实施方式中，引航员416向集装箱船舶1发出指导或咨询船首向和速度。引航员416经由控制台418输入引航控制信息。控制台418可复制集装箱船舶1上的控件和仪器。这样，引航控制信息包括对舵轮、推力控制等的调节和输入。引航员接口模块记录控制台输入并将输入转换为控制信息。然后，引航控制信息被发送到远程控制单元202以便于通过发送器16发送。
另选地，引航控制信息可包括航向(例如，导向)和船速。这样，集装箱船舶1的船长可根据集装箱船舶1的反应性和操纵性来解释引航控制信息。在一些其它实施方式中，引航控制信息可包括对船舶控制单元202的命令指令。在其它实施方式中，引航控制信息可包括在存储器中保存在数据库426中的关于航道的本地精确信息，并且由信息模块424基于态势信息从数据库426检索本地精确信息。引航员还可发出包括由麦克风422捕获的音频信号的引航控制信息。
在实施方式中，远程控制中心18包括便携式远程控制单元(未示出)。这允许引航员在陆地上或水上移动。远程控制中心18的功能完全由移动电子装置提供。远程控制单元被配置用于提供引航控制信息。引航员可经由远程控制单元的用户接口来向远程控制单元中输入指令。远程控制单元包括收发器布置以用于在远程控制中心18和集装箱船舶1之间或直接与集装箱船舶1发送和接收信息。
现在将参照图5至图7进行船舶控制单元204和远程控制单元202的操作。图5至图7示出远程控制中心18与集装箱船舶1之间的交互的示意性流程图。
转向图5，现在将讨论集装箱船舶1请求远程引航员辅助的操作。当集装箱船舶1靠近港口时，集装箱船舶向远程控制中心18请求引航员辅助。船舶控制单元204发送请求辅助消息500。请求辅助消息可包括集装箱船舶1的标识信息。可由船员使用船舶控制接口350来发起请求辅助消息500。另选地，当集装箱船舶1到达目的地港口的特定距离时，可由船舶控制单元204自动地发起请求辅助消息500。
为了防止对远程控制中心18或集装箱船舶1的恶意攻击，对集装箱船舶1和远程控制中心18之间的通信进行认证。可使用诸如密码的认证协议。另外地或另选地，向各个集装箱船舶1和远程控制中心18发放唯一加密认证令牌。然后，认证令牌被附到集装箱船舶1和/或远程控制中心18所发送的每一消息。在其它实施方式中，可使用任何合适的认证处理。
在步骤502中，远程控制单元18验证和认证请求辅助消息500的内容。如所提及的，执行认证信息和消息的内容的真实性的检查，以确保请求辅助消息500源自集装箱船舶1。
一旦远程控制中心18确定请求辅助消息500是正确和真实的，远程控制单元202就将接受消息504发送回集装箱船舶1。类似地，当集装箱船舶1接收到接受辅助响应504时，船舶控制单元204在506中执行另一认证步骤以检查来自远程控制中心18的消息的真实性。认证步骤506类似于参照步骤502讨论的处理。
步骤500由集装箱船舶1发起，然而，在其它实施方式中，远程控制中心18发起远程引航员辅助处理。例如，如果集装箱船舶1靠近港口，但还未请求引航员辅助，则远程控制中心18可发送请求消息以向集装箱船舶1提供辅助。一旦远程控制中心18与集装箱船舶1之间的通信链路已被认证，集装箱船舶1就可以可选地测试通信链路的质量。
船舶控制单元204在步骤508中发送消息以测试集装箱船舶1与远程控制中心18之间建立的通信链路的质量。远程控制单元202发送对质量测试消息的响应。船舶控制单元204在步骤510中确定通信链路的带宽和/或延迟和/或分组丢失是否可接受。在一些实施方式中，小于一秒的延迟是可接受的。这意味着引航员将接收的态势信息将比实时事件晚小于1秒。
具体地，一些态势信息(例如，实时视频)可能需要高带宽。因此，如果带宽有限，则可能必须减少可经由通信链路发送的数据量。在一些实施方式中，船舶控制单元204可确定连接的带宽太低510而不能向控制中心18发送所有态势信息。船舶控制单元204可发送有限量的信息(例如，仅来自集装箱船舶1的前向视野的视频)。在一些实施方式中，因为通信链路没有足够的带宽来向远程控制中心18发送所有必要态势信息，船舶控制单元204拒绝远程引航员辅助。这将意味着引航员无法生成用于建议集装箱船舶1的明智引航控制信息，因为他无法访问集装箱船舶1的所有状态信息。
在一些实施方式中，步骤508中的质量连接测试可由控制中心18发起。类似确定可由远程控制单元202进行，而非船舶控制单元204。
将参照图8以及表1和表2更详细地讨论测试连接的质量的步骤510。图8是表示测试连接的质量的处理的流程图。表1和表2表示不同类型的态势信息的优先级的实施方式。
为了测试连接，如步骤800中所示发送测试分组。在步骤802中接收测试分组。船舶控制单元204可基于所接收的测试分组来确定连接的某些特性。可由船舶控制单元如步骤804中所示确定连接的各种参数。确定连接参数的步骤804包括主动地和/或被动地检测连接的参数。例如，主动监测包括发送测试分组，如参照步骤800和802所讨论的。
在一些实施方式中，如步骤806和808中所示确定连接的带宽和延迟。在其它实施方式中，可从连接的单个参数确定连接的质量。在其它实施方式中，可从连接的多个参数确定连接的质量。例如，连接的分组丢失可以是单个参数或多个参数之一。
船舶控制单元204可在步骤806中确定连接的带宽，其指示连接链路的使用的和/或可用的容量。可用带宽量将确定有多少态势信息可从船舶控制单元204发送到远程控制单元202。在步骤808中，船舶控制单元可确定连接的延迟。连接中的时延量将确定态势信息代表实时事件的程度。这将确定远程控制单元202可如何有效地提供引航控制信息。
连接可能遭受可影响连接质量的其它连接和网络错误。这样，船舶控制单元204可确定连接的可用性810、连接中的抖动量812、丢弃分组的数量814、错误和损坏数据的量816以及乱序分组的量818。
船舶控制单元204可在步骤510中确定连接的质量。如先前所讨论的，基于连接的一个或更多个确定的参数来确定连接的质量。
船舶控制单元204可确定连接的质量是可接受的并且所有态势信息可被发送到远程控制单元202。然而，如果所确定的连接的质量意味着并非所有信息均可以可靠地发送，则船舶控制单元204修改发送到远程控制单元202的态势信息的内容，如步骤822中所示。
在一些实施方式中，船舶控制单元基于连接的质量来确定不同类型的态势信息的优先级。表1和表2分别示出基于延迟和带宽参数确定的不同态势信息的优先级。也可基于其它连接参数来确定优先级。
快速改变并且需要数据流的不断更新的态势信息相对于延迟具有最高优先级。重要的是，远程控制中心18接收实时馈送以使得及时且准确的引航控制信息可发送回集装箱船舶1。表1提供了基于延迟确定的态势信息类型的示例优先级。一些类型的数据(例如，GPS信息)可承受高延迟，特别是如果集装箱船舶缓慢移动的话。如所提及的，视频馈送需要低延迟以便提供实时信息。在一些情况下，如果延迟太高，则视频馈送可能不可行。在这种情况下，船舶控制单元204仅发送较少受高延迟影响的态势信息。在示例中，可基于延迟动态确定态势信息类型的优先级，例如根据给定场景的不同类型的优先级。例如，在船舶接近靠泊的场景中，来自位置传感器的态势信息(例如，表1中的“传感器馈送”)可被确定为优先于其它类型的态势信息。
船舶控制单元204在步骤806中确定带宽量。如果船舶控制单元204确定带宽不足以发送所有态势信息，则船舶控制单元204根据表2中的示例带宽优先级列表来确定态势信息类型的优先级。例如，SD视频馈送具有最高优先级，因为引航员416需要看到船舶正在前往哪里。然而，全HD馈送可具有较低的优先级，因为引航员416优先需要其它信息，例如将提供集装箱船舶的龙骨下富余水深的指示的声纳馈送。如上面关于表1描述的，可基于带宽动态确定态势信息类型的优先级(例如，取决于给定场景)。
在一些实施方式中，可接受的连接质量的阈值取决于集装箱船舶1的当前状态。当集装箱船舶进一步离港时，船舶控制单元204可确定更高的延迟和更低的带宽是可接受的。
在一些实施方式中，重复地测试连接的质量。这意味着所发送的态势信息的类型可随连接的质量变化而改变。
在一些另外的实施方式中，远程控制单元202包括与多个不同的船只的多个连接。这样，远程控制单元202管理远程控制中心18与多个船舶之间的连接性。
在一些实施方式中，远程控制单元202被配置为确定多个船只之间的可用带宽的优先级。远程控制单元202被配置为基于所发送的态势信息确定与第一船舶的第一连接优先于与第二船舶的第二连接。在一些实施方式中，远程控制单元202基于船舶与远程控制中心的相对位置来确定连接的带宽的优先级。远程控制单元202根据集装箱船舶1与靠泊位置的接近度来确定带宽的优先级。例如，对于靠近靠泊位置的集装箱船舶1，远程控制单元202优先考虑更高的带宽量，因为集装箱船舶1更靠近其它物体和船只。相反，定锚在离港的等待位置处的集装箱船舶不需要那么多的带宽。
在一些实施方式中，船舶控制单元204和/或远程控制单元202贯穿远程引航处理不断执行步骤508。如果通信链路的带宽下落为低于发送所需量的态势信息的预定阈值，则可向集装箱船舶1中的显示器330或远程控制中心18中的显示器405发出警告。类似地，如果通信链路的延迟上升到超过阈值时延，则发出警告。在一些实施方式中，如果带宽太低和/或延迟太高，使得引航员无法接收足够的信息和/或以太高的时延追踪集装箱船舶1，则船舶控制单元204可停止远程引航处理。在这种情况下，船长可为远程引航进行替代安排，例如仅经由音频(例如，经由VHF无线电)继续与远程引航员通信。
一旦通信链路的延迟已被确定为可接受，船舶控制单元204就在步骤512中向远程控制单元202发送态势信息。态势信息是参照图3和图4讨论的信息。将贯穿远程引航处理重复发送态势信息的步骤512。在一些实施方式中，每当态势信息改变时，向远程控制中心18发送态势信息。例如，可从集装箱船舶1向远程控制中心18流传输实时视频馈送。
在一些实施方式中，通信链路延迟的阈值是动态的。可接受的通信链路延迟的阈值可根据集装箱船舶1的当前状态而改变。例如，在障碍物和船舶较少的离港几公里处，超过10秒的较高通信链路延迟可能是可接受的。相反，当集装箱船舶1在港口中即将靠泊时，通信链路延迟可能需要小于100ms。
在一些实施方式中，通信链路带宽的阈值是动态的。可接受的通信链路带宽的阈值可根据集装箱船舶1的当前状态而改变。例如，在障碍物和船舶较少并且低清晰度视频可能可接受的离港几公里处，5Mbs的较低通信链路带宽可能是可接受的。相反，当集装箱船舶1在港口中即将靠泊并且需要高清晰度视频时，通信链路带宽可能需要超过30Mbs。对于全360度高清晰度视频，可能需要超过80Mbs的带宽。
在步骤514中，在远程控制中心18中显示态势信息。这样，远程控制中心18包括集装箱船舶1的虚拟舰桥。引航员416因此可接收足够的信息以模拟他在集装箱船舶1的舰桥。然后，如步骤516中所示，引航员514可在当地航道信息的上下文中查看集装箱船舶1的态势信息。当地航道信息可被存储在数据库426中。当地航道信息可包括一般导航图中没有存储的详细信息。当地航道信息可包括关于水流、涌浪、潮汐、水深以及用于将船只引导到港口中的目视标记的信息。这种信息中的一些也可以是引航员对当地航道的固有经验。在查看态势信息之后，远程控制单元202将引航控制信息发送回集装箱船舶，如步骤518中所示。
可选地，存在步骤520：基于从集装箱船舶1接收的所接收的态势信息来更新当地航道信息数据库426。这样，集装箱船舶1可更新航道的改变(例如，浅海沿岸水深)。如果当地航道由于例如拦门沙移位而易于定期航道移位，则这可能特别有用。来自集装箱船舶1的态势信息可用作当地航道的调查信息。
引航控制信息包括集装箱船舶1应该如何航行通过当地航道的咨询指令。例如，引航控制信息可包括船舶遵循的速度和船首向。可发送该信息以用于视觉显示或音频回放。船舶控制单元204接收速度和船首向信息并将其显示在舰桥中的显示器330上。该信息可被表示成文本指令或者叠加在导航图上的图形标题。另外地或另选地，可从扬声器332作为音频指令播放引航控制信息。
一旦船舶控制单元204接收到引航控制信息，船舶控制单元在步骤522中授权使用引航控制信息。在一些实施方式中，船舶控制单元204采用默认来使用引航控制信息。例如，舵手可查看引航控制指令(例如，建议的航向和船首向)并相应地对船舶进行导航。在对船舶1的速度和航向进行调节之前，舵手可向舰桥可听见地重复引航控制信息。通过显示引航控制信息，由于船员听错或误解引航员所发出的指导而错误理解引航控制指令的风险较低。在一些实施方式中，船舶控制接口350包括用于否决引航控制指令的输入。这样，船长可否决和拒绝引航控制指令，如步骤524中所示。船舶控制单元204向控制中心524发送拒绝消息。由于集装箱船舶1将不按引航员所预期的方式操纵，所以船长可拒绝引航控制信息。另选地，船长对于发出对航向和速度的改变的容忍度可能不同于引航员。例如，船长可能知道集装箱船舶1无法足够迅速地做出反应，并且船长还没有从远程控制中心18接收到合适的引航控制信息。因此，船长可否决引航控制信息并使用替代手段来对集装箱船舶1进行导航。
集装箱船舶1的船长可恰好在集装箱船舶1系泊之前拒绝最终操纵的引航控制信息。这意味着对于集装箱船舶1在港口中的最终移动，集装箱船舶1处于船员的手动控制下而没有远程引航员辅助。
如果引航控制信息是可接受的，则在步骤526中，船舶控制单元204确认OK。在一些实施方式中，在基于各个新引航控制信息改变集装箱船舶1的航向和速度之前，船长或船员可在步骤526经由船舶控制接口350用信号通知引航控制信息OK。另选地，默认是所有引航控制信息均是可接受的，除非船长或船员输入必须否决引航控制信息。
然后，在步骤528中，船舶控制单元204从船舶控制接口模块340接收存在新航向和/或速度的信息。在一些实施方式中，该新航向和速度被显示在显示器330上。集装箱船舶1根据所确认的航向经受操纵，如步骤530中所示。
在集装箱船舶1经受操纵之后，集装箱船舶1的态势信息更新。重复步骤512，并且将更新的态势信息再次发送到远程控制中心18。
现在将参照图6描述另一实施方式。图6示出远程控制中心18与集装箱船舶1之间的通信的示意性流程图。除了远程控制中心18取得船舶的控制之外，图6与图5相同。相同的处理步骤具有图5所示的相同标号。
在船舶控制单元204确定延迟可接受之后，远程控制单元202在步骤600中请求集装箱船舶1的控制。该请求使得可从远程控制中心18远程地控制一个或更多个操纵单元316、318、320、322、324的导航和控制。
在步骤602中，船舶控制单元204授权远程控制中心18承担集装箱船舶1的控制。授权集装箱船舶1的控制权转移的步骤由船舶控制单元204执行。在一些实施方式中，除了认证步骤506之外还进行附加授权步骤。授权步骤602包括船舶控制单元204向航线控制中心200发送验证请求。只有当航线控制中心200确认希望进行集装箱船舶1的控制权转移时，航线控制单元208才将确认消息发送回船舶控制单元204。在没有首先来自航线控制单元208的确认的情况下，船舶控制单元204将不会解除对集装箱船舶1的控制。
在一些实施方式中，从远程控制中心18到航线控制中心200和集装箱船舶1的转移控制请求包括用于相应通信链路的不同独特认证令牌。这可使得恶意攻击更困难。
一旦在步骤602中船舶控制单元204同意控制请求的转移，船舶控制单元204就发出将集装箱船舶1的控制移交给远程控制单元202的确认消息。远程控制单元202将确认消息606发送回集装箱船舶1以确认现在由远程控制中心18承担控制。这样，船舶控制单元204从远程控制单元202接收指令并根据引航控制信息来执行指令。远程控制中心18中的引航员能够从控制台418远程地控制集装箱船舶1。
一旦控制权已转移，就在步骤512中向远程控制中心18发送态势信息。这与参照图5所示的实施方式所讨论的相同。
远程控制单元202确定并生成引航控制信息并将其发送到集装箱船舶1。由于引航员完全控制集装箱船舶1，所以引航控制信息包括用于指示船舶控制单元204改变集装箱船舶1的航向和速度的命令。
船舶控制单元204接收引航控制信息。在步骤608中，在船舶控制单元204向一个或更多个操纵单元发送命令之前，验证引航控制信息。验证引航控制信息的步骤确定指令是否大体上正确并且不影响集装箱船舶1的安全。在一些实施方式中，船舶控制单元204将引航控制信息发送到引航控制信息检查模块344。模块344与导航模块346和碰撞避免模块348一起检查引航控制信息，以确定集装箱船舶不会基于引航控制信息中的指令与物体碰撞或航行出可航行航道之外。
验证引航控制信息的步骤608可以用于参照图5讨论的实施方式。这意味着可在舵手调节集装箱船舶1的航向和速度之前执行验证步骤608。
如果船舶控制单元204确定引航控制信息将导致集装箱船舶1被置于不安全的位置，则船舶控制单元可撤销来自远程控制中心18的控制并将控制权返回给船员和船长。另外，如果发出否决命令，则船舶控制单元204可将控制权返回给船长，这与先前在步骤522中讨论的处理类似。
转向图7，现在将描述另一实施方式。除了集装箱船舶1使用从远程控制中心接收的引航控制信息来模拟引航控制命令之外，图7与图5所示相同。
在步骤700中，向远程控制中心18发送态势信息。另选地，船舶控制单元204向远程控制中心18请求引航控制信息。该请求可包括集装箱船舶1的态势信息。态势信息和/或请求可包括集装箱船舶1的位置信息。态势信息可包括如参照先前实施方式讨论的附加信息。
响应于接收到请求，远程控制中心18将当地航道信息发送给集装箱船舶1。基于集装箱船舶1所发送的态势信息来检索当地航道信息。
在步骤704中，船舶控制单元204接收当地航道信息。基于当地航道信息，船舶控制单元204生成用于将集装箱船舶204导航到港口中的模拟的控制命令。
类似于先前实施方式，船长可如步骤706所述授权使用引航控制信息。授权步骤706类似于步骤522或608。
在另一实施方式中，两个或更多个实施方式被组合。一个实施方式的特征可与其它实施方式的特征组合。
具体参照所示的示例讨论了本发明的实施方式。然而，将理解，可在本发明的范围对所描述的示例进行变化和修改。
例如，可以想到这样的实施方式，其中，系统被配置为确定船舶与远程控制中心之间的多个连接的质量。多个连接可包括多个通信链路，例如下列中的一个或更多个：蜂窝链路(例如，3G或4G)、无线局域网(WLAN)链路(例如，
Figure BDA0002468998500000181
)和卫星链路。基于各个连接的相应质量，系统可将不同的通信链路分配给不同类型的信息(例如，根据一个或更多个通信链路的特定性能要求)。例如，系统可经由蜂窝(例如，4G)链路来路由来自视频相机的信息，并且经由WLAN或卫星链路来路由雷达或激光雷达信息，其中，蜂窝链路的延迟低于WLAN和卫星链路。WLAN或卫星链路的较高延迟对于例如雷达或激光雷达数据流而言可能不太重要。
在一些示例中，可通过船舶上的编码器来调整来自船舶上的相机的视频输出流。例如，编码器可基于可用连接来动态地调整视频质量，例如自动地改变编码器的一个或更多个设置以使视频输出流与连接的可用带宽、延迟和/或分组丢失匹配。
还可以想到这样的实施方式，其中，系统在船舶上实现网络冗余。例如，到所述或各个传感器(例如，在传感器和船舶控制单元之间)可存在重复或冗余的链路，和/或传感器的范围交叠，使得如果给定传感器失效，则一个或更多个其它传感器仍可能能够传送信息。在示例中，系统可应用适当的优先级，例如重新确定态势信息类型的优先级，使得能够传送安全信息。例如，系统可响应于远程控制中心与船舶之间的多个连接之一失效而应用适当优先级，使得在远程控制中心与船舶之间仍维持可发送安全信息。
尽管参照开发它们的环境描述了系统、船舶和方法的优选实施方式，但其仅是本发明的原理的例示。各种实施方式的元素可被合并到各个其它实施方式中以获得那些元素与那些其它实施方式组合的益处，并且各种有益特征可在实施方式中单独采用或彼此组合采用。单个控制器或控制单元可由控制器或控制单元的组合形成。在不脱离随附权利要求的范围的情况下，可设计出其它实施方式和配置。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载有某些措施的事实并非指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (25)

1.一种用于控制船舶的系统，该系统包括：
船舶，该船舶具有：
船舶控制单元，该船舶控制单元被配置为确定所述船舶的态势信息；以及
收发器，该收发器连接到所述船舶控制单元并且被配置为发送所述态势信息；以及
远离所述船舶的远程控制中心，该远程控制中心包括：
收发器，该收发器被配置为接收所述船舶的态势信息；以及
远程控制单元，该远程控制单元被配置为基于所述态势信息来确定用于操纵所述船舶的引航控制信息，并且被配置为经由所述远程控制中心的所述收发器将所述引航控制信息发送到所述船舶，
其中，所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为确定所述船舶的收发器与所述远程控制中心的收发器之间的连接的质量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为基于所述连接的延迟的确定来确定所述连接的质量。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述延迟的确定包括确定时延是否低于预定操作延迟阈值。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，如果所述时延高于所述预定操作延迟阈值，则所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为基于从所述船舶发送到所述远程控制中心的所述态势信息的类型来确定所述态势信息的优先级。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其中，所述预定操作延迟阈值是动态的，使得所述预定操作延迟阈值能够根据所述船舶的状态而改变。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为基于所述连接的带宽的确定来确定所述连接的质量。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述带宽的确定包括确定所述带宽是否高于预定操作带宽阈值。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，如果所述带宽低于所述预定操作带宽阈值，则所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为基于从所述船舶发送到所述远程控制中心的所述态势信息的类型来确定所述态势信息的优先级。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述预定操作带宽阈值是动态的，使得所述预定操作带宽阈值能够根据所述船舶的状态而改变。
10.根据权利要求4或8所述的系统，其中，重复地测试所述连接的质量，使得所发送的态势信息的类型能够根据所述连接的质量而改变。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为基于所述态势信息来确定所述船舶的收发器与所述远程控制中心的收发器之间的连接的可用带宽的优先级。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，基于所述船舶到靠泊位置的接近度来确定所述可用带宽的优先级。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述船舶控制单元或所述远程控制单元被配置为基于所述连接的可靠性来确定所述连接的质量。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述远程控制单元被配置为基于各个船舶的态势信息来确定所述船舶的收发器与所述远程控制中心的收发器之间的第一连接以及另一船舶的收发器与所述远程控制中心的收发器之间的第二连接的优先级。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述远程控制单元被配置为基于各个船舶与所述远程控制中心的相对位置来确定所述第一连接和所述第二连接的带宽的优先级。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述船舶是集装箱船舶。
17.一种用于控制船舶的远程控制中心，所述远程控制中心包括：
收发器，该收发器被配置为接收所述船舶的态势信息；以及
远程控制单元，该远程控制单元被配置为基于所述态势信息来确定用于操纵所述船舶的引航控制信息并且被配置为将所述引航控制信息发送到所述船舶，
其中，所述远程控制单元被配置为确定所述船舶与所述远程控制中心的收发器之间的连接的质量。
18.一种船舶，该船舶包括：
船舶控制单元，该船舶控制单元被配置为确定所述船舶的态势信息；以及
收发器，该收发器连接到所述船舶控制单元并且被配置为将所述态势信息发送到远程控制中心并从所述远程控制中心接收基于所述态势信息确定的引航控制信息；
其中，所述船舶控制单元被配置为确定所述船舶的收发器与所述远程控制中心之间的连接的质量。
19.根据权利要求18所述的船舶，其中，所述船舶控制单元被配置为基于所述连接的延迟和/或带宽的确定来确定所述连接的质量。
20.根据权利要求19所述的船舶，其中：
所述延迟的确定包括确定时延是否低于预定操作延迟阈值；并且
所述带宽的确定包括确定所述带宽是否高于预定操作带宽阈值。
21.根据权利要求20所述的船舶，其中：
如果在所述延迟的确定中，所述时延高于所述预定操作延迟阈值；并且/或者
如果在所述带宽的确定中，所述带宽低于所述预定操作带宽阈值；
则所述船舶控制单元被配置为基于从所述船舶发送到所述远程控制中心的所述态势信息的类型来确定所述态势信息的优先级。
22.根据权利要求20或21所述的船舶，其中：
所述预定操作延迟阈值是动态的，使得所述预定操作延迟阈值能够根据所述船舶的状态而改变；并且/或者
所述预定操作带宽阈值是动态的，使得所述预定操作带宽阈值能够根据所述船舶的状态而改变。
23.根据权利要求18至22中的任一项所述的船舶，其中，所述船舶控制单元被配置为基于所述态势信息来确定所述船舶的收发器与所述远程控制中心之间的连接的可用带宽的优先级。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，基于所述船舶到靠泊位置的接近度来确定所述可用带宽的优先级。
25.一种用于控制船舶的方法，该方法包括以下步骤：
在远离所述船舶的控制中心中接收所述船舶的态势信息；
基于所述态势信息来确定用于操纵所述船舶的引航控制信息；
将所述引航控制信息发送到所述船舶；
在所述船舶的船舶控制单元中接收所述引航控制信息；以及
确定所述船舶与所述远程控制中心之间的连接的质量。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114056534A (zh) * 2021-10-15 2022-02-18 武汉船用机械有限责任公司 一种船用舵机辅助控制系统及其控制方法
CN114670981A (zh) * 2022-03-24 2022-06-28 阿里云计算有限公司 用于控制相机的方法和装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201715761D0 (en) 2017-09-28 2017-11-15 A P Moller-Maersk As A method and system for operating a ship
WO2021251971A1 (en) * 2020-06-11 2021-12-16 Darmo Technologies Corp Surrogate pilot and salvage master
RU202050U1 (ru) * 2020-10-14 2021-01-28 Акционерное общество "Кронштадт Технологии" Базовая платформа для реализации на судах режимов автоматического и дистанционного управления

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022779A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-10 Slieve Mish Inventions Limited A communication system and method
US20050124234A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-09 Robin Sells Remote marine craft system and methods of using same
CN101059910A (zh) * 2007-05-24 2007-10-24 大连海事大学 一种近岸船舶移动视频监控系统
CN103426330A (zh) * 2012-05-22 2013-12-04 上海港引航站 引航综合服务系统
US20140277850A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Savant Systems, Llc Remote motion control using a wireless mobile device

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0781068A1 (en) * 1995-12-20 1997-06-25 International Business Machines Corporation Method and system for adaptive bandwidth allocation in a high speed data network
US6590831B1 (en) * 1997-12-30 2003-07-08 Westerngeco L.L.C. Method and apparatus for controlling and optimizing seismic data acquisition
WO1999064941A1 (es) * 1998-06-07 1999-12-16 Inversiones Cala Salada, S.L. Sistema y metodo de telepresencia para gobierno a distancia de un buque
US6354235B1 (en) 1999-07-30 2002-03-12 Robert C. Davies Convoy of towed ocean going cargo vessels and method for shipping across an ocean
US6628670B1 (en) * 1999-10-29 2003-09-30 International Business Machines Corporation Method and system for sharing reserved bandwidth between several dependent connections in high speed packet switching networks
US6273771B1 (en) * 2000-03-17 2001-08-14 Brunswick Corporation Control system for a marine vessel
US6917863B2 (en) 2001-12-21 2005-07-12 Karl F. Milde, Jr. System for assuming and maintaining secure remote control of an aircraft
GB0229700D0 (en) 2002-12-19 2003-01-29 Koninkl Philips Electronics Nv Remote control system and authentication method
US7389735B2 (en) * 2005-09-15 2008-06-24 Yamaha Hatsudoki Kubushiki Kaisha Docking supporting apparatus, and marine vessel including the apparatus
WO2008033534A2 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Thales Avionics, Inc. System and method for wirelessly transferring content to and from an aircraft
CA2725152A1 (en) 2008-05-23 2009-11-26 Claudio R. Ballard System for remote control using a wap-enabled device
US8626366B2 (en) 2008-12-29 2014-01-07 General Electric Company System and method for controlling a marine vessel through a waterway
KR101226012B1 (ko) 2011-05-31 2013-01-24 삼성중공업 주식회사 위성통신환경에서의 데이터 송수신 시스템 및 그 방법
US20130035107A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Xtreme Labs Inc. System and method for adaptive traffic prioritization and bandwidth allocation on mobile data networks
CN104080658B (zh) 2012-01-25 2016-08-24 丰田自动车株式会社 车辆远程操作信息提供装置、车载远程操作信息取得装置及具备这些装置的车辆远程操作系统
KR20140008100A (ko) 2012-07-10 2014-01-21 삼성테크윈 주식회사 함선 운항 방법 및 시스템
US8989698B2 (en) * 2012-12-04 2015-03-24 At&T Intellectual Property I, L.P. Supplemental rescue resources
US9223310B2 (en) 2013-02-08 2015-12-29 The Boeing Company Ship course obstruction warning transport
CN203300054U (zh) 2013-05-21 2013-11-20 河海大学常州校区 一种基于物联网技术的船舶动态监测系统
US10546441B2 (en) 2013-06-04 2020-01-28 Raymond Anthony Joao Control, monitoring, and/or security, apparatus and method for premises, vehicles, and/or articles
US10077109B2 (en) 2014-01-24 2018-09-18 Maxlinear, Inc. First-person viewer for unmanned vehicles
KR20160034642A (ko) 2014-09-22 2016-03-30 대우조선해양 주식회사 무인예인시스템 및 이를 이용한 선박예인방법
US20160180721A1 (en) 2014-10-03 2016-06-23 Ivan Otulic System and method for tracking, surveillance and remote control of powered personal recreational vehicles
US10104699B2 (en) * 2015-02-10 2018-10-16 Sphero, Inc. Signal strength representation and automatic connection and control upon a self-propelled device
US9623562B1 (en) * 2015-04-10 2017-04-18 X Development Llc Adjusting robot safety limits based on network connectivity
US10516496B2 (en) 2015-05-29 2019-12-24 Kvh Industries, Inc. Methods and apparatus for transporting data on a network
US9767626B2 (en) 2015-07-09 2017-09-19 Ford Global Technologies, Llc Connected services for vehicle diagnostics and repairs
US10328897B1 (en) 2015-09-25 2019-06-25 Apple Inc. Authorized remote control
KR101707401B1 (ko) 2015-12-02 2017-02-15 대우조선해양 주식회사 자율 운항 선박을 위한 메시지 교환시스템
CN105915576A (zh) 2015-12-18 2016-08-31 乐视致新电子科技（天津）有限公司 一种车辆远程控制方法、装置及系统
FI130355B (en) 2016-01-29 2023-07-17 Rolls Royce Oy Ab Independent use of a fat cloth
EP3408718A4 (en) 2016-01-29 2019-08-21 Rolls-Royce Oy Ab ARRANGEMENT FOR DEFINING A STATE FOR A SHIP
US10001776B2 (en) * 2016-03-21 2018-06-19 The Boeing Company Unmanned aerial vehicle flight control system
DK201670186A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-16 A P Møller - Mærsk As A method and system for operating one or more tugboats
DK201670185A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-16 A P Møller - Mærsk As A method and system for operating one or more tugboats
US10467908B2 (en) 2016-04-08 2019-11-05 Sea Machines Robotics, Inc. Autonomous boat design for tandem towing
US9959772B2 (en) * 2016-06-10 2018-05-01 ETAK Systems, LLC Flying lane management systems and methods for unmanned aerial vehicles
FI20165925L (fi) 2016-12-05 2018-06-06 Rolls Royce Oy Ab Merialukselta lähetettävien datavirtalähetysten optimointi
GB201703967D0 (en) 2017-03-13 2017-04-26 Computational Eng Sg Decision aid system for remotely controlled/partially autonomous vessels
FI3457637T3 (fi) 2017-09-18 2023-03-23 Abb Schweiz Ag Konfliktin resoluutiomenetelmä kauko-ohjattua laitetta varten sekä konfliktin resoluutiojärjestelmä
US10899420B2 (en) * 2017-09-19 2021-01-26 Marine Technologies, Llc Conditional online-based risk advisory system (COBRAS)
GB201715761D0 (en) 2017-09-28 2017-11-15 A P Moller-Maersk As A method and system for operating a ship

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022779A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-10 Slieve Mish Inventions Limited A communication system and method
US20050124234A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-09 Robin Sells Remote marine craft system and methods of using same
CN101059910A (zh) * 2007-05-24 2007-10-24 大连海事大学 一种近岸船舶移动视频监控系统
CN103426330A (zh) * 2012-05-22 2013-12-04 上海港引航站 引航综合服务系统
US20140277850A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Savant Systems, Llc Remote motion control using a wireless mobile device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114056534A (zh) * 2021-10-15 2022-02-18 武汉船用机械有限责任公司 一种船用舵机辅助控制系统及其控制方法
CN114670981A (zh) * 2022-03-24 2022-06-28 阿里云计算有限公司 用于控制相机的方法和装置

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