CN111989547A - 确定环境的至少一部分的虚拟表示 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于确定船舶(700)可航行的环境(800)的至少一部分的虚拟表示的系统(1000)。系统具有远离船舶的至少一个信标(101、102、201、202、301、302、401‑403)。信标或每个信标包括用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息的至少一个传感器(411‑415)、(发射器420)以及控制器(430)，其连接至至少一个传感器并且被配置为使周围环境信息经由发射器发射。系统还包括远离船舶的控制中心(500)。控制中心包括被配置为接收周围环境信息的接收器(520)，以及连接至接收器并且被配置为基于周围环境信息来确定环境的至少一部分的虚拟表示的控制单元(530)。虚拟表示可包括地形图，诸如LIDAR图。

Description

确定环境的至少一部分的虚拟表示
技术领域
本发明涉及用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的系统和方法。
背景技术
海洋船只，且尤其是大型海洋船只诸如集装箱船，可能有盲区。因此，船只的船长无法从船只的舰桥充分看到船只周围的环境。在船只航行期间，特别是在精确操作诸如靠泊期间，这可被证实是具有挑战性的。
此外，当大型海洋船只在特定环境诸如海港、港口、海湾、船坞、可航行航道、湖泊、运河或河流中移动时，可能需要对环境有充分了解的引航员来帮助航行。引航员为船只提供在狭窄水道中操纵大型船只的专业知识，以及对环境的专业知识。例如，引航员将具有当地视觉参考点的知识、航行图上可能不易识别的潮汐、涌浪、水流和水深的知识。
通常，引航员必须在船只进入相关水道之前登上船只。这在恶劣天气下可能尤其危险，因为引航员可能会面临从船上跌落的巨大风险。此外，在一些情况下，引航员的数量有限，且因此船只可能必须等待较长时段，当引航员可用并且前往船只时才能进入相关水道。在一些情况下，引航员可能必须例如乘船或乘坐直升飞机出海几公里才能遇到并且登上船只。
在一些情况下，环境的状态是动态的。例如，一些水道例如由于沙洲的移位而可能易于在航行通道中有规律地移位。因此，引航员必须定期地更新他或她对环境的了解，以便能够安全地帮助船只航行通过环境。
本发明的实施方案旨在解决上述问题。
发明内容
本发明的第一方面提供一种用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的系统，该系统具有：远离船舶的至少一个信标，该信标或每个信标包括：至少一个传感器，该至少一个传感器用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息；发射器；以及控制器，该控制器连接至至少一个传感器并且被配置为使周围环境信息经由发射器发射；以及远离船舶的控制中心，该控制中心包括：接收器，该接收器被配置为接收周围环境信息；以及控制单元，该控制单元连接至接收器并且被配置为基于周围环境信息来确定环境的至少一部分的虚拟表示。
此类虚拟表示可被引航员用来向船长提供航行指令或至少与环境相关的信息，使得船长能够免受问题的困扰在环境中航行。另选地，虚拟表示可被提供给船长或船员和由船长或船员自己使用以帮助他们的船舶在环境中航行。在任一种情况下，虚拟表示都可以提供足够的环境情境意识，使得引航员无需上船也可提供协助。例如，基于虚拟表示，引航员可能能够从远离船舶的位置执行船舶的引航，诸如通过经由引航员(例如，控制中心)和船舶之间的通信链路向船舶发出航行指令。
任选地，虚拟表示是动态虚拟表示。
还需要注意，由于使用了远离船舶的一个或多个信标，因此系统可用于帮助自身不包括用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息的此类一个或多个传感器的船舶的航行。因此，该系统非常通用，并且可在不要求对航运船队进行任何修改的情况下实现。此外，该系统可用于在船舶到达环境之前确定环境的至少一部分的虚拟表示。
任选地，控制单元被配置为基于由至少一个传感器感测并且经由接收器接收的另外的周围环境信息来更新虚拟表示的至少一部分。
任选地，控制中心包括连接至控制单元的发射器，并且该控制单元被配置为使虚拟表示由控制中心的发射器发射。任选地，该系统具有终端，包括：接收器，该接收器被配置为接收虚拟表示；输出装置；以及控制单元，该控制单元连接至终端的接收器并且被配置为基于所接收的虚拟表示使信息在输出装置上输出。任选地，终端是便携式的。
任选地，控制单元被配置为基于周围环境信息或基于虚拟表示来确定用于协助船舶航行的航行信息。任选地，控制中心包括连接至控制单元的发射器，并且该控制单元被配置为使航行信息由控制中心的发射器发射。任选地，发射器被配置为将航行信息发射到船舶。任选地，发射器被配置为将航行信息发射到系统的终端。
任选地，控制单元被配置为生成指令以感测表示环境的至少一部分的周围环境信息，控制中心包括连接至控制单元的发射器，该控制单元被配置为使控制中心的发射器发射指令，并且信标包括被配置为接收指令的接收器。任选地，信标包括一个或多个操纵单元，该一个或多个操纵单元用于控制信标在水中的运动，并且信标的控制器连接至信标的接收器并且被配置为基于指令来控制一个或多个操纵单元。
任选地，至少一个传感器包括以下项中的一个或多个：相机、LIDAR传感器、SONAR和RADAR。
任选地，周围环境信息包括以下项中的一个或多个：一个或多个图像、一个或多个视频、来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息、来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息、来自一个或多个RADAR传感器的RADAR信息、来自一个或多个传声器的声音信息、来自一个或多个位置传感器的位置信息以及来自一个或多个运动传感器的运动信息。
任选地，周围环境信息表示环境的至少一部分的地形，并且虚拟表示包括地形图。任选地，地形图包括LIDAR图。
任选地，至少一个信标包括静态的基于陆地的信标、移动的基于陆地的信标、静态的基于水的信标或移动的基于水的信标。
任选地，至少一个信标包括拖船或浮标。任选地，至少一个信标包括多个拖船和/或浮标。
任选地，至少一个信标包括多个此类信标，控制中心的接收器被配置为从信标的相应的发射器接收周围环境信息，并且控制单元被配置为基于从信标的相应的发射器接收的周围环境信息来确定环境的至少一部分的虚拟表示。
本发明的第二方面提供了一种拖船，包括：至少一个传感器，该至少一个传感器用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息；发射器；以及控制器，该控制器连接至至少一个传感器并且被配置为使发射器朝向远离拖船的控制中心的接收器发射周围环境信息。
任选地，拖船包括：一个或多个操纵单元，该一个或多个操纵单元用于控制拖船在水中的运动；以及接收器，该接收器被配置为接收来自控制中心的发射器的指令，其中控制器连接至接收器并且被配置为基于指令来控制一个或多个操纵单元。
任选地，周围环境信息表示环境的至少一部分的地形。
任选地，至少一个传感器包括以下项中的一个或多个：相机、LIDAR传感器、SONAR和RADAR。
任选地，周围环境信息包括以下项中的一个或多个：一个或多个图像、一个或多个视频、来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息、来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息、来自一个或多个RADAR传感器的RADAR信息、来自一个或多个传声器的声音信息、来自一个或多个位置传感器的位置信息以及来自一个或多个运动传感器的运动信息。
本发明的第三方面提供了一种浮标，包括：至少一个传感器，该至少一个传感器用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息；发射器；以及控制器，该控制器连接至至少一个传感器并且被配置为使发射器朝向远离浮标的控制中心的接收器发射周围环境信息。
任选地，周围环境信息表示环境的至少一部分的地形。
任选地，至少一个传感器包括以下项中的一个或多个：相机、LIDAR传感器、SONAR和RADAR。
任选地，周围环境信息包括以下项中的一个或多个：一个或多个图像、一个或多个视频、来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息、来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息、来自一个或多个RADAR传感器的RADAR信息、来自一个或多个传声器的声音信息、来自一个或多个位置传感器的位置信息以及来自一个或多个运动传感器的运动信息。
本发明的第四方面提供了一种确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的方法，该方法包括：从远离船舶的信标且在远离船舶的控制中心处接收表示环境的至少一部分的周围环境信息，并且基于该周围环境信息确定环境的至少一部分的虚拟表示。
任选地，周围环境信息表示环境的至少一部分的地形，并且该确定包括基于周围环境信息来确定环境的至少一部分的地形图。任选地，地形图包括LIDAR图。
任选地，该方法包括从远离船舶的多个信标且在远离船舶的控制中心处接收表示环境的至少一部分的周围环境信息，以及基于从多个信标接收的周围环境信息来确定环境的至少一部分的虚拟表示。
任选地，周围环境信息包括以下项中的一个或多个：一个或多个图像、一个或多个视频、来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息、来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息、来自一个或多个RADAR传感器的RADAR信息、来自一个或多个传声器的声音信息、来自一个或多个位置传感器的位置信息以及来自一个或多个运动传感器的运动信息。
任选地，虚拟表示是动态虚拟表示。
本发明的第五方面提供了一种存储指令的非暂时计算机可读存储介质，所述指令如果由控制中心的处理器执行，使该处理器执行本发明的第四方面的方法。
附图说明
现在将仅以举例的方式参照附图来描述本发明的实施方案，在附图中：
图1示出了用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的系统的实例的示意图；
图2示出了拖船的实例的示意图；
图3示出了图1的系统的控制中心的实例的示意图；
图4示出了流程图，该流程图示出了用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的方法的实例；并且
图5示出了流程图，该流程图示出了用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的另一种方法的实例。
具体实施方式
参考图1，示出了根据本发明的实施方案的系统的实例的示意图。系统1000用于确定船舶700可航行的环境800的至少一部分的虚拟表示。环境800可以例如包括以下项中的一个或多个：海港、港口、海湾、船坞、可航行航道、湖泊、运河以及河流。环境800可包括海洋环境。在一些实施方案中，虚拟表示是动态虚拟表示。
概括地讲，系统1000包括远离船舶700的多个信标101、102、201、202、301、302、401-403。信标中的每个包括用于感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息的至少一个传感器101a、102a、201a、202a、301a、302a、411-415。此外，信标中的每个包括发射器101b、102b、201b、202b、301b、302b、420，以及控制器101c、102c、201c、202c、301c、302c、430，该控制器连接至至少一个传感器并且连接至发射器，并且被配置为使周围环境信息经由发射器101b、102b、201b、202b、301b、302b、420发射。系统1000还包括远离船舶700的控制中心500。控制中心500包括接收器520，该接收器被配置为从信标的相应的发射器接收周围环境信息；以及控制单元530，该控制单元连接至接收器520并且被配置为基于从信标的相应的发射器接收的周围环境信息来确定环境800的至少一部分的虚拟表示。该实施方案所说明的系统1000还包括便携式终端600，将在下文中对其进行更详细的描述。在其他实施方案中，便携式终端600可被省略。
如本文所用，“环境”是指特定位置。在该实施方案中，环境800包括水道(诸如海港、港口、海湾、船坞、可航行航道、湖泊、运河或河流)和水道中的障碍物，诸如其他船只、助航装置、码头和一个或多个信标。然而，在其他实施方案中，环境800可包括水道并且其中不包括任何障碍物。环境可包括海洋环境。
如本文所用，“表示环境的至少一部分的周围环境信息”是指关于环境的至少一部分的状况或特性的信息。状况可包括水的状况，诸如与以下项中的任何一个或多个相关的信息：潮汐、涌浪、水流、水深、水温以及冰覆盖度。状况可另选地或另外地包括天气状况，诸如与以下项中的任何一个或多个相关的信息：风速、风向、温度、降水、能见度、湿度以及压力。因此，使用周围环境信息确定的虚拟表示可包括环境的非物理特性或参数。所述特性可包括环境的地形。如本文所用，“地形”是指物理环境的物理形状或轮廓，诸如水道的底床或底层、水道中的水体、海岸线或水体的其他分隔线，以及水道之中或之上的障碍物，诸如船舶或其他船只。术语“地形”例如不包括环境中的天气状况或大气状态。使用周围环境信息确定的虚拟表示因此可包括环境的物理特性或参数。地形图是虚拟表示的实例。
在该实施方案中，周围环境信息表示环境800的至少一部分的地形，并且控制中心500的控制单元530被配置为基于表示环境800的至少一部分的地形的周围环境信息来确定环境800的地形图，对此将在下面更详细地讨论。
在该实施方案中，信标中的两个是静态的基于陆地的信标101、102，可以例如采用桅杆或建筑物的形式。相对于环境800，静态的基于陆地的信标在陆地上位于相应的固定位置。位置中的每个可以例如在环境800的水道的一侧的陆地上，或者可以在水道内的码头、或岛屿或其他固定主体上。然而，在其他实施方案中，系统1000可包括更多或更少的静态的基于陆地的信标，诸如仅一个静态的基于陆地的信标。在一些实施方案中，系统1000中可能不存在静态的基于陆地的信标。
在该实施方案中，信标中的两个是移动的基于陆地的信标201、202，可以例如采用车辆的形式。移动的基于陆地的信标能够相对于环境800在陆地上移动或在陆地上被移动。同样，陆地可在环境800的水道的一侧，或者可以在水道内的码头或岛屿或其他固定主体上。然而，在其他实施方案中，系统1000可包括更多或更少的移动的基于陆地的信标，诸如仅一个移动的基于陆地的信标。在一些实施方案中，系统1000中可能不存在移动的基于陆地的信标。
在该实施方案中，信标中的另外的两个是静态的基于水的信标301、302。静态的基于水的信标是在水中相对于环境800处于相应固定位置的有浮力设备。位置中的每个可以例如被锚定在环境800的水道内。在该实施方案中，静态的基于水的信标中的每个是浮标，但在其他实施方案中，它们可采用不同类型的助航装置的形式。一个或多个基于水的信标或一个或多个基于水的信标中的每个可以例如由电池供电或者具有可再充电电池，该可再充电电池由可再生能源诸如太阳能、风能或波浪能再充电。在一些实施方案中，系统1000可包括更多或更少的静态的基于水的信标，诸如仅一个静态的基于水的信标。在一些实施方案中，系统1000中可能不存在静态的基于水的信标。
在该实施方案中，信标中的另外三个是移动的基于水的信标401、402、403。移动的基于水的信标是位于水中的有浮力设备，在水中能够相对于环境800移动。在一些实施方案中，移动的基于水的信标中的一个、一些或每个是船或其他水运工具。在该实施方案中，移动的基于水的信标中的每个是拖船。将在下文中仅以举例的方式更详细地描述这些拖船中的第一拖船401。在该实施方案中，其他两艘拖船402、403具有与第一拖船401相同的元件，且因此将不再单独地进行描述。然而，在其他实施方案中，拖船401-403彼此可以不同，例如所包括的一个或多个传感器的一种或多种类型不同。需注意，在该实施方案中，另外的两艘拖船402、403正在协助船舶700通过环境800。技术人员将理解此类协助本身，且因此，为了简洁起见，本文中不提供进一步的讨论。然而，在其他实施方案中，系统1000的拖船401-403不需要参与协助船舶700通过环境800。实际上，在一些实施方案中，系统1000用于在船舶700进入所讨论的环境800之前确定环境800的至少一部分的虚拟表示。在一些实施方案中，系统1000可包括更多或更少的移动的基于水的信标，诸如仅一个移动的基于水的信标。在一些实施方案中，系统1000中可能不存在移动的基于水的信标。
一个或多个静态的基于陆地的信标、一个或多个移动的基于陆地的信标、一个或多个静态的基于水的信标(诸如浮标)和/或移动的基于水的信标(诸如拖船)的分布将取决于环境800和环境800中的水流量。
在一些实施方案中，环境800包括港口。在一些实施方案中，整个港口始终被一个或多个静态的或固定的信标覆盖或感测。在其他实施方案中，仅港口中的一些被一个或多个固定的信标覆盖或感测。在一些实施方案中，一个或多个移动的信标必须移动以用于感测港口中的未被固定的信标覆盖或感测的一个或多个部分的周围环境信息。
参考图2，示出了图1的系统1000的拖船401的示意图。拖船的目的是将机械能从拖船转移到待牵引或以其他方式被协助的船舶。拖船通过提供强大的柴油电动或柴油驱动器而适应了这一任务，并且具有极高的动力吨位比，以便能够提供大的拉力或推力。在该特定的实施方案中，所讨论的拖船401未在环境800内机械地协助船舶700。然而，在其他实施方案中，拖船401可以例如与一个或多个其他拖船402、403一起在环境800内机械地协助船舶700。
概括地讲，拖船401包括用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息的至少一个传感器411-415；发射器420，以及控制器430，该控制器连接至至少一个传感器411-415和发射器420，并且被配置为使发射器420将周围环境信息从拖船401朝向远程控制中心500的接收器520发射。
在该实施方案中，拖船401包括用于控制拖船401内的系统的一个或多个模块。在一些实施方案中，模块是控制器430的部分。另选地，模块的功能可位于与控制器430分开的拖轮401上定位的一个或多个辅助控制单元中。控制器430和模块的功能可以用软件、硬件或两者的组合来实现。
在该实施方案中，发射器420是发射器-接收器，该发射器-接收器被配置为接收信息并且发射信息。在其他实施方案中，拖船401可包括用于发射信息的发射器420和用于接收信息的单独的接收器。
在该实施方案中，控制器430连接至情境意识模块410。情境意识模块410连接至至少一个传感器411-415。一个或多个传感器可以是用于感测拖船401附近的环境800的至少一部分的状况或特性的任何合适的一个或多个传感器。在该实施方案中，传感器是光检测与测距(LIDAR)传感器411、声音导航与测距(SONAR)传感器412、无线电检测与测距(RADAR)传感器413、一个或多个相机414以及一个或多个传声器415。在其他实施方案中，LIDAR传感器411可被省略，和/或SONAR传感器412可被省略，和/或RADAR传感器413可被省略，和/或一个或多个相机414可被省略，和/或一个或多个传声器415可被省略。在一些实施方案中，情境意识模块410可连接至用于感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息的一个或多个其他传感器，诸如用于感测水的状况、天气状况或波高的传感器，或者用于感测水面上的周围环境信息的超声波。
应当理解，拖船401的传感器中的一些适合于感测表示环境800的至少一部分诸如船舶700(或其一部分)的地形的周围环境信息。例如，LIDAR传感器411、SONAR传感器412、RADAR传感器413和一个或多个相机414可适合于感测表示地形的此类周围环境信息。在一些实施方案中，拖船401包括用于感测表示环境800的至少一部分的地形的周围环境信息的这些类型的传感器中的一个或多个。在其他实施方案中，拖船401的一个或多个传感器可能不适合于感测表示地形的周围环境信息。
相机414可包括位于拖船401的外围周围的多个相机414。多个相机414可包括在水平平面中具有360度视野的数字相机装置，以提供拖船401周围区域的完整视图。在一些实施方案中，可将多个相机的输出拼接在一起以形成360度的视图。相机414中的一个或多个可在光谱的视觉部分中和/或在光谱的视觉部分之外操作。例如，相机414中的一个或多个可以是用于在弱光状况下操作的红外相机和/或夜视相机。红外相机可以例如用于穿透薄雾或雾。
传声器415可包括位于拖船401的外围周围的多个传声器以检测拖船401附近的音频。在一些实施方案中，传声器415是用于检测源自特定方向的音频的定向传声器。
情境意识模块410被配置为将从传感器411-415接收的周围环境信息发送至控制器430。这意味着控制器430基于一个或多个传感器411-415的输出来接收当前情境状态。在控制器430处从传感器411-415接收的周围环境信息可包括表示船舶700在环境800中的位置或与之相关的周围环境信息。
在一些实施方案中，控制器430可被配置为使其所接收的全部或部分周围环境信息被发送至车载显示模块440和/或车载声学模块450。显示模块440被配置为将视觉信息输出到一个或多个显示器441。一个或多个显示器441可被安装在拖船401的驾驶室或其他位置。类似地，由一个或多个传声器415接收的音频信息可由声学模块450输出到安装在与一个或多个显示器441相同的区域中或其他位置的一个或多个扬声器451。
控制器430连接至操纵模块460。操纵模块460被配置为控制拖船401的一个或多个操纵单元461-465。操纵单元461-465中的每个用于控制拖船401在水中的运动。这样，基于从控制器430接收的一个或多个指令，操纵模块460将一个或多个信号发送至一个或多个操纵单元461-465，以改变拖船401的航线和/或速度。在该实施方案中，拖船401的操纵单元461-465是螺旋桨461、推进装置462、船舵463、azipod 464和引擎465。在其他实施方案中，螺旋桨461可被省略，和/或推进装置462可被省略，和/或船舵463可被省略，和/或azipod464可被省略。在一些实施方案中，拖船401可具有一个或多个艏侧推进装置或一个或多个艉侧推进装置作为一个或多个操纵单元。操纵模块460可将与操纵单元461-465或其中的每个的当前状态相关的信息发送至控制器430，使得控制器430接收操纵单元461-465的完整状态图片。
控制器430还连接至位置模块470。位置模块470连接至一个或多个位置传感器471诸如全球定位传感器，和一个或多个运动传感器472诸如加速度计。位置传感器471被配置为检测拖船401在地球上的位置。运动传感器472被配置为检测拖船401的运动，诸如拖船401的纵摇、艏摇和横摇。位置信息和运动信息被发送至控制器430，使得控制器430接收关于拖船401的位置和运动的信息。控制器430可将位置信息和/或运动信息(或其数据点)映射到由一个或多个传感器411-415感测的周围环境信息，以有利于将来使用周围环境信息来创建虚拟表示。
控制器430连接至拖船控制接口模块480。拖船控制接口模块480经由连接至拖船控制接口模块480的拖船控制接口481来接收来自拖船401的驾驶室中的船员的信号和输入指令。拖船控制接口481包括一个或多个输入装置，以供船员指示拖船401的系统的操作。在一些实施方案中，拖船控制接口481包括例如一个或多个触摸屏、键盘、滚轮或操纵杆。
控制器430连接至用于从拖船401向控制中心500发射信息的发射器420。所发射的信息可包括与拖船401相关的任何信息。在该实施方案中，控制器430被配置为使由至少一个传感器411-415感测的周围环境信息经由发射器420被发射至控制中心500的接收器520。在一些实施方案中，周围环境信息包括与拖船401的当前状态相关的任何信息，即实时信息。然而，周围环境信息还可包括历史信息。在一些实施方案中，周围环境信息包括来自一个或多个相机414的示出集装箱船周围的一个或多个视野的图像和/或视频、来自LIDAR传感器411的LIDAR信息、来自SONAR传感器412的SONAR信息、来自RADAR传感器413的RADAR信息、来自一个或多个传声器415的声音信息、来自一个或多个位置传感器471的位置信息、来自一个或多个运动传感器472的运动信息以及来自操纵单元461-465的信息。
虽然上面已经给出了根据实施方案的拖船401的详细描述及其一些变型，但是应当理解，在其他实施方案中可能不存在所描述的模块、传感器和其他元件的全部。
如上所述，系统1000的其他信标101、102、201、202、301、302中的每个包括用于感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息的至少一个传感器101a、102a、201a、202a、301a、302a。类似于上述拖船401，这些其他信标101、102、201、202、301、302中的每个的至少一个传感器可包括以下项中的一个或多个：相机、LIDAR传感器、SONAR传感器、RADAR传感器和传声器。此外，这些其他信标101、102、201、202、301、302中的每个的传感器中的至少一个可适合于感测表示环境800的至少一部分诸如在环境800中时的船舶700的地形的周围环境信息。在其他实施方案中，这些其他信标101、102、201、202、301、302的一个或多个传感器可能不适合于感测具体表示地形的周围环境信息。
在一些实施方案中，信息从一个或多个信标101、102、201、202、301、302、401-403的一个或多个发射器101b、102b、201b、202b、301b、302b、420到控制中心500的接收器520的发射可以是无线发射，诸如通过许可或非许可的移动通信网络进行。在一些实施方案中，从一个或多个静态信标的发射器的发射可通过有线网络诸如宽带网络进行。
参考图3，示出了图1的系统1000的控制中心500的示意图。
在该实施方案中，控制中心500远离信标中的每个，但在其他实施方案中，控制中心500可被包括在信标中的一个中，诸如在静态的基于陆地的信标101、102中的一者中。此外，在该实施方案中，控制中心500是基于陆地的，但是在其他实施方案中，该控制中心可以是基于水的。更进一步地，在该实施方案中，控制中心500在所讨论的环境800内或附近，但在其他实施方案中，它可以远离环境800(诸如数十或数百英里)。
控制中心500包括用于控制控制中心500内的系统一个或多个模块。在一些实施方案中，模块是控制器530的部分。另选地，模块的功能可位于定位在与控制器530分开的控制中心500中的一个或多个辅助控制单元中。控制器530和模块的功能可以用软件、硬件或两者的组合来实现。
在该实施方案中，接收器520是发射器-接收器，该发射器-接收器被配置为接收信息并且发射信息。在其他实施方案中，控制中心500可包括用于发射信息的一个或多个发射器和用于接收信息的一个或多个单独的接收器，或者用于与相应的不同实体(例如，一个或多个信标、终端600和船舶700)进行通信的多个发射器-接收器。
如上所述，接收器520被配置为从一个或多个信标101、102、201、202、301、302、401-403的一个或多个发射器101b、102b、201b、202b、301b、302b、420接收周围环境信息，并且将其发送至控制单元530。为了简洁起见，以下讨论将主要集中在处理在控制中心500处从拖船401接收的周围环境信息。然而，将意识到，控制中心500被配置为对应地处理在控制中心500处从信标101、102、201、202、301、302、402、403中的其他信标接收的周围环境信息。
控制单元530将所接收的周围环境信息的视觉分量发送至显示模块510。这些视觉分量可包括来自相机414的一个或多个图像和/或视频、来自LIDAR传感器411的LIDAR信息、来自SONAR传感器412的SONAR信息和/或来自RADAR传感器413的RADAR信息。显示模块510使这些相应的视觉分量例如以动态或甚至更确切地以实时的方式在一个或多个显示器上输出，该一个或多个显示器包括相机输出显示器511、LIDAR显示器512、SONAR显示器513以及RADAR显示器514。在一些实施方案中，相机输出显示器511是360度显示器。视觉分量可包括船舶700在环境800中的位置的表示。附加的周围环境信息诸如与操纵单元461-465中的一个或多个相关的信息和/或来自一个或多个位置传感器471的位置信息和/或来自一个或多个运动传感器472的运动信息可以进一步显示在一个或多个附加的显示器515上。在一些实施方案中，来自信标中的一个以上的周围环境信息被用于导出在显示器511-515中的一个或多个上显示的视觉分量。
在一些实施方案中，利用增强现实。在一些实施方案中，由LIDAR、SONOR和/或RADAR传感器411-413感测的周围环境信息可覆盖在显示器511-514的相同的一个显示器上由一个或多个相机414感测的周围环境信息上。在一些实施方案中，在显示器511-514的相同的一个显示器上，其他信息诸如船舶700、拖船或移动的信标的航向可被覆盖在由一个或多个相机414感测的周围环境信息上。在一些实施方案中，显示模块510被配置为将视觉分量输出到虚拟现实头戴式耳机或其他便携式显示屏。
在一些实施方案中，控制中心500可能不与一个或多个信标中的一个或多个视觉接触，且因此从一个或多个信标接收的周围环境信息允许控制中心500中的引航员能够完全了解环境800的立即实时状态。
控制单元530将所接收的周围环境信息的可听分量发送至声学模块540。这些可听分量可包括由一个或多个传声器415感测的周围环境信息。声学模块540使这些可听分量由一个或多个扬声器541诸如实时地输出。在一些实施方案中，来自信标中的一个以上的周围环境信息被用于导出由一个或多个扬声器541输出的可听分量。
如前所述，控制单元530被配置为基于所接收的周围环境信息来确定(例如，生成)环境800的至少一部分的虚拟表示。可根据从信标中的一个或者从多个或所有信标接收的周围环境信息来生成虚拟表示。在一些实施方案中，虚拟表示是视觉或可视的虚拟表示。在一些实施方案中，虚拟表示是动态虚拟表示。例如，虚拟表示可描绘一个或多个船只移动穿过环境的虚拟表示。在一些实施方案中，周围环境信息表示环境800的地形，并且控制单元530被配置为基于所接收的周围环境信息来确定环境800的至少一部分的地形图。例如，在周围环境信息至少部分地包括由一个或多个信标的一个或多个LIDAR传感器411感测的信息的一些实施方案中，控制单元530可被配置为确定环境800的至少一部分的LIDAR图。在任何情况下，虚拟表示可包括船舶700在环境800中的位置的表示。
在一些实施方案中，使用由一个或多个信标的一个或多个LIDAR传感器411感测的信息而不是使用由一个或多个信标的一个或多个RADAR 413感测的信息来确定虚拟表示，因为RADAR可能没有足够的分辨率，无法创建足够精细或精确的虚拟表示以用于精确操作诸如靠泊。
应当理解，由于采用了远离船舶700的一个或多个信标101、102、201、202、301、302、401-403，系统1000可用于帮助自身不包括用于感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息的一个或多个传感器的船舶的航行。因此，系统1000是通用的，并且可在不需要对航运船队进行任何修改的情况下实现，并且还可以用于在船舶700到达环境800之前确定环境800的至少一部分的虚拟表示。
在一些实施方案中，控制单元530被配置为不仅基于所接收的周围环境信息而且还基于来自一个或多个其他源的关于环境800的信息来确定(例如，生成)虚拟表示。此类其他信息源的实例是控制中心500处或远离控制中心500的一个或多个数据库551，该一个或多个数据库可由控制单元530经由信息模块550进行访问。此类一个或多个数据库可包括例如关于水流、水深或航行图的信息。
控制单元530可被配置为在显示器511-515中的一个或多个上显示虚拟表示。因此，如果引航员位于控制中心500处，则他们能够观察虚拟表示。
在一些实施方案中，引航员可能不位于控制中心500处，但是引航员仍然能够观察虚拟表示。例如，在一些实施方案中，诸如图1所示，控制中心500包括连接至控制单元530的发射器520，并且控制单元530被配置为使虚拟表示由控制中心500的发射器520发射。此外，系统1000可包括具有接收器620的终端600，该接收器被配置为从控制中心500的发射器520接收虚拟表示。终端还可以包括输出装置610和控制单元630，该控制装置连接至接收器620和输出装置610，并且被配置为基于所接收的虚拟表示而使信息(诸如虚拟表示的表示或环境800的其他表示)在输出装置610上输出。在一些实施方案中，终端600是便携式的。例如，终端可以是智能电话、平板计算机、所谓的平板电话计算机或另一种移动电子装置。这允许引航员在陆地或水上移动并且仍然接收虚拟表示和/或基于虚拟表示观察信息。这意味着船舶700的船长仍然可能需要引航员登上船舶700，例如如果船级、船旗或保险人需要的话，并且引航员仍然可以接收虚拟表示和/或基于虚拟表示观察信息。
在一些实施方案中，诸如在那些没有单独的终端600的实施方案中，控制中心500本身可以是便携式的。例如，控制中心500可被包括在智能电话、平板计算机、所谓的平板电话计算机或另一种移动电子装置中。同样，这允许引航员在陆地或水上移动。
在又一些实施方案中，控制中心500的控制单元530可被配置为使虚拟表示由发射器520发射至船舶700本身，并且船舶700可具有被配置为显示所接收的虚拟表示的显示器。因此，船舶700的船长或船员能够观察虚拟表示和/或基于虚拟表示观察信息，以帮助他们使船舶700在环境800中航行。另选地，引航员仍然可以登上船舶700并且观察船舶700的显示器上的虚拟表示和/或信息，并且控制船舶700或者向船长提供航行指令(或至少有关船舶700的周围环境的信息)，使得船长能够免受问题的困扰使船舶700航行通过环境800。
在一些实施方案中，引航员能够基于周围环境信息或基于虚拟表示来创建或以其他方式确定用于协助船舶700的航行的航行信息。在一些实施方案中，引航员不仅基于所接收的周围环境信息，而且还基于来自一个或多个其他源的有关环境800的信息(诸如上述一个或多个数据库551的内容)来创建或确定航行信息。
航行信息可以采用不同的形式。在一些实施方案中，航行信息可包括一般的指南。在其他实施方案中，航行信息可包括航向信息，诸如方位和船速。引航员可使用用户界面561输入航行信息。用户界面561可复制船舶700的控件和仪器。另选地或另外地，用户界面561可包括另一种类型的输入装置，诸如触摸屏、键盘或鼠标。引航员界面模块560接收由引航员提供给用户界面561的输入，并且将该输入转换成航行信息。该航行信息然后被发送至控制单元530以由发射器520发射。在一些实施方案中，引航员能够创建可听航行信息以用于协助船舶700的航行。引航员可使用传声器542输入可听航行信息，然后声学模块540记录由引航员向传声器542提供的可听输入，将其发送至控制单元530以由发射器520发射。
另选地或另外地，控制中心500的控制单元530本身可被配置为基于在控制中心500处接收的周围环境信息和/或基于在控制中心500处确定的虚拟表示并且任选地还基于来自一个或多个其他源的有关环境800的信息(诸如上述一个或多个数据库551的内容)确定航行信息以用于协助船舶700的航行。控制单元530可被配置为自动执行该操作，或者无需引航员进行实质性输入执行该操作。为此，在一些实施方案中，控制单元530需要了解船舶700的位置。例如，在一些实施方案中，控制单元530可经由控制中心500的接收器520从船舶700或从一个或多个信标中的一个或多个接收与船舶700的位置相关的信息。另选地或另外地，控制单元530可从其他地方接收与船舶700的位置相关的信息，诸如如果例如引航员将合适的信息输入到用户界面561中，则从引航员界面模块560接收与船舶700的位置相关的信息。由引航员输入的信息可由引航员通过通信接口从船舶700接收。
发射器520可例如被配置为将航行信息发射到终端600或船舶700，以供引航员用来建议船舶的船长或船员，或直接由船舶的船长或船员使用。这样，在一些实施方案中，船舶700的船长能够诸如根据船舶700的响应性和可操纵性来解释航行信息，并且在其他实施方案中，引航员可控制船舶700并且使用航行信息使其航行通过环境800。
应当理解，在一些实施方案中，环境的至少一部分的虚拟表示可用于协助船舶在该环境中的航行。在一些实施方案中，虚拟表示可用于跟踪通过环境诸如港口的一艘或多艘船只。在一些实施方案中，系统1000(例如，控制中心500的控制单元530)可使用虚拟表示来记录环境中的船只碰撞。
优选地在系统1000的设置上具有环境800的相对详细的虚拟表示。这可能需要装配有一个或多个例如LIDAR传感器411的移动的基于水的信标(例如，拖船)401-403中的一个在所有(或大部分)环境800中缓慢移动以收集足够的周围环境信息，以形成环境800的至少一部分的基线或初始虚拟表示。
在一些实施方案中，在确定基线虚拟表示之后，控制单元530被配置为基于由一个或多个信标101、102、201、202、301、302、401-403的至少一个传感器感测并且经由控制单元530的接收器520接收的另外周围环境信息来更新虚拟表示的至少一部分。例如，控制中心500的接收器520可从信标中的一个或多个接收周期性或持续的周围环境信息更新。更新很重要，因为它们示出了基线虚拟表示与环境800的当前或更近期状态之间的变化。此类周期性仅需要更新已改变的基线虚拟表示的一个或多个部分(例如，如果船只已经移动进入环境800中)。因此，更新的数据大小可以较小，并且可减少通信(例如，无线)网络的负担。因此，电池供电的信标的操作频率可能能够比具有固定功率源的信标(诸如，拖船401-403或静态的基于陆地的信标101、102)的操作频率要低。
在一些实施方案中，海洋环境的虚拟表示是海洋环境的动态虚拟表示。在一些此类实施方案中，从信标中的一个或多个接收的周期性更新被用于更新环境的虚拟表示。因此，虚拟表示可反映环境的变化，诸如长时间段内海岸线的变化。在较短的时间段内，虚拟表示可示出快速移动的对象，诸如波浪、船只和野生生物。
在一些实施方案中，由控制中心500实时接收更新，使得系统100中的每个信标101、102、201、202、301、302、401-403不断地向控制中心500提供更新的周围环境信息。另选地，更新可以定期进行，诸如每分钟一次、每30秒一次、每15秒一次、每5秒一次、每秒一次或以不同的频率进行。更新周期可以变化，诸如取决于水流量和船只在环境800中的速度。
拖船401-403负责将大型船只移入、移出环境800和在该环境四处移动。因此，拖船401-403在其正常工作期间具有较高的移动性，并且将靠近大多数水上交通和大部分的环境800。因此，拖船401-403非常适合于包括信标，因为它们能够感测与环境800的相对较大比例相关的周围环境信息，而不会偏离其原本预期的航线。然而，如果需要感测环境800的远离这些航线的部分，则它们也可以相对容易地从其原本预期的航线移动。
随着时间的推移，控制单元530可确定环境800的虚拟表示的一个或多个部分在超过预先确定的时间段内未被更新，或者确定环境800的一个或多个部分从未被包括在虚拟表示中。控制单元530可被配置为指令信标101、102、201、202、301、302、401-403中的一个感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息，以用于更新基线虚拟表示。指令可包括要被指令的信标101、102、201、202、301、302、401-403的地址信息或某一其他标识符，使得仅预期的信标101、102、201、202、301、302、401-403对指令作出反应。另选地，可以仅经由仅连接控制中心500和相关信标101、102、201、202、301、302、401-403的通信信道将指令发送至预期的信标101、102、201、202、301、302、401-403。
例如，在一些实施方案中，控制单元530被配置为生成对移动的信标201、202、401-403中的一个诸如拖船401-403中的一个的指令，以感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息，并且使控制中心500的发射器520发射指令。相关的移动的信标201、202、401-403的接收器420接收指令，并且控制器430可使指令的内容以可视或可听方式呈现给移动的信标201、202、401-403的船长或其他操作人员，诸如通过使用显示器441或扬声器451。然后，操作人员可遵循指令中包括的指示，使得移动的信标201、202、401-403被定位在适当的位置，使得移动的信标201、202、401-403的一个或多个传感器411-415能够感测表示环境800的未感测的或过时的一个或多个部分的周围环境信息。在一种变型中，在一些实施方案中，相关信标的控制器430本身可被配置为基于指令诸如经由操纵模块460来控制一个或多个操纵单元461-465。即，移动的信标可以是自主信标。随后由相关的移动的信标的一个或多个传感器411-415感测的周围环境信息然后被发射到控制中心500，如本文的其他部分所讨论的。
在一些实施方案中，虚拟表示的一个或多个先前版本可被存储在例如一个或多个数据库551中，使得控制中心500保持对船只交通和环境800中随时间推移的其他变化的历史记录的访问。
现在将描述用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的示例性方法。环境可以是海洋环境。
图4示出了根据本发明的实施方案的示出这种方法的实例的流程图。方法40包括从远离船舶的信标并且在远离船舶的控制中心处接收41表示环境的至少一部分的周围环境信息。信标可以例如是本文所讨论的任何信标101、102、201、202、301、302、401-403或其任何变体。控制中心可以是例如本文所讨论的控制中心500或其任何变体。环境可以是例如本文所讨论的环境800或其任何变体，诸如海港或港口。方法40还包括基于周围环境信息确定42环境的至少一部分的虚拟表示。虚拟表示可以例如包括地形图，诸如LIDAR图，或者本文所讨论的任何其他虚拟表示或其变体。例如，虚拟表示可包括使用以下项中的一个或多个创建的合成图或表示：一个或多个图像、一个或多个视频、来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息、来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息、来自一个或多个RADAR传感器的RADAR信息、来自一个或多个传声器的声音信息、来自一个或多个位置传感器的位置信息以及来自一个或多个运动传感器的运动信息。在一些实施方案中，合成图或表示可以是水上和水下的合成，例如使用来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息和来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息创建。
现在将参照图1至图3和图5描述用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的另外的方法。将参照图1的系统1000和环境800、图2的拖船401和图3的控制中心500来描述这些方法，但应当理解，在其他实施方案中，在所述方法中的任一种中使用的系统和/或环境和/或信标和/或控制中心可以例如是本文所述的系统1000、环境800、拖船401和控制中心500的任何变型。
在一些实施方案中，方法50包括从系统1000中的信标101、102、201、202、301、302、401-403中的一个或多个的发射器101b、102b、201b、202b、301b、302b、420接收51表示环境800的至少一部分的周围环境信息。环境800可以例如包括以下项中的一个或多个：海港、港口、海湾、船坞、可航行航道、湖泊、运河以及河流。一个或多个信标可以是一个或多个静态的基于陆地的信标101、102，一个或多个移动的基于陆地的信标201、202，一个或多个静态的基于水的信标(诸如浮标)301、302，和/或一个或多个移动的基于水的信标(诸如拖船)401-403。周围环境信息是已经由信标101、102、201、202、301、302、401-403或其中的每个的至少一个传感器感测的信息。在一些实施方案中，周围环境信息包括由相机、LIDAR传感器、SONAR和RADAR中的一个或多个感测的周围环境信息。在一些实施方案中，周围环境信息表示环境800的至少一部分的地形。周围环境信息可经由控制中心500的接收器520在控制中心500的控制单元530处接收。
方法还包括基于从一个或多个信标101、102、201、202、301、302、401-403接收的周围环境信息，确定52环境800的至少一部分的虚拟表示。在一些实施方案中，确定52包括基于所接收的周围环境信息来确定环境800的至少一部分的地形图。在一些实施方案中，并且具体地，如果所接收的周围环境信息包括由一个或多个信标的一个或多个LIDAR传感器感测的周围环境信息，则地形图包括LIDAR图。确定52虚拟表示可包括生成虚拟表示，或者在某些情况下，它可包括从多个现有的虚拟表示中选择虚拟表示，所述多个现有的虚拟表示可被存储在控制中心500的控制单元530可以访问的数据库中。
在一些实施方案中，方法包括关于是否已经接收到由信标101、102、201、202、301、302、401-403或其中的每个的至少一个传感器感测的另外周围环境信息的确定53。此类另外的周围环境信息的接收可以是周期性的或持续的(例如，实时的)。在一些实施方案中，当已经接收到此类另外的周围环境信息时，方法包括基于其他的周围环境信息来更新54虚拟表示的至少一部分，使得确定52虚拟表示的更新版本。在其他实施方案中，确定53的结果可以是尚未接收到此类另外的周围环境信息。
在一些实施方案中，如果尚未接收到此类另外的周围环境信息(或者在虚拟表示的更新54之后仍然尚未接收到另外的周围环境信息)，则方法可包括关于是否应当将用于感测表示环境800的至少一部分的周围环境信息的指令发送至信标101、102、201、202、301、302、401-403中的一个或多个的确定55。此类确定55可基于对所确定的虚拟表示的分析，以识别虚拟表示中是否存在在超过预先确定的时间段内未更新的任何一个或多个部分或从未被一个或多个信标的一个或多个传感器感测的任何一个或多个部分。在一些实施方案中，当此类确定55的结果为肯定时，方法包括致使56控制中心500的发射器520将此类指令发射到信标101、102、201、202、301、302、401-403中的一个或多个，诸如拖船410-403中的一个。然后，该方法返回到框53。在其他实施方案中，确定55的结果可以是不需要发送此类指令。
在一些实施方案中，方法包括关于是否将虚拟表示从控制中心500发射到另一个实体诸如系统1000的终端600或船舶700(诸如要被协助的船舶)的确定57。当虚拟表示将由远离控制中心500的引航员或由船舶700的船长或船员使用时，此类发射可能是有益的。在一些实施方案中，当此类确定57的结果为肯定时，方法包括致使58控制中心500的发射器520将虚拟表示发射到另一个实体。然后，该方法返回到框53。在其他实施方案中，确定57的结果可以是不需要如此发射虚拟表示。例如，引航员可在控制中心500处使用虚拟表示，并且基于虚拟表示通过通信信道诸如射频(RF)无线电部件将航行或其他指令传送到船舶700。
在一些实施方案中，方法包括关于是否要基于虚拟表示或所接收的周围环境信息来确定用于协助船舶的航行的航行信息的确定59。在一些实施方案中，此类确定59的结果可以是至少当前不需要此类航行信息，然后方法返回到框53。在其他实施方案中，当确定59的结果为肯定时，方法包括基于虚拟表示或所接收的周围环境信息来确定60此类航行信息。此外，在一些实施方案中，然后，该方法包括关于是否将所确定的航行信息从控制中心500发射到另一个实体诸如系统1000的终端600或船舶700(诸如将要协助的船舶)的确定61。当航行信息将由远离控制中心500的引航员或由船舶700的船长或船员使用时，此类发射可能是有益的。在一些实施方案中，当此类确定61的结果为肯定时，该方法包括致使62控制中心500的发射器520将航行信息发射到另一个实体，然后方法返回到框53。在其他实施方案中，确定61的结果可以是不需要如此发射航行信息。例如，引航员可在控制中心500处使用航行信息，并且基于该航行信息通过通信信道诸如RF无线电部件将指令传送到船舶700。在一些实施方案中，该方法然后返回到框53。
在一些实施方案中，该方法可由控制中心500的控制器530执行。因此，还提供了一种非暂时计算机可读存储介质，该非暂时计算机可读存储介质存储指令，所述指令如果由控制中心500的处理器执行，使该处理器执行该方法。处理器可以是控制中心500的控制器530。
因此，应当理解，在一些实施方案中，各种信标能够用于建立环境诸如海港或港口的至少一部分的准确的图片，使得引航员能够使用该图片来向在环境中移动的船舶的船长发出指令，或者船长自己能够使用该图片，使得船长能够免受问题的困扰在环境中航行。因此，在一些实施方案中，引航员不需要登船。此外，由于用于感测用于确定虚拟表示的周围环境信息的一个或多个传感器不需要在船舶自身上，因此可以实现本发明而无需对航运船队进行任何修改。此外，本发明的一些实施方案可用于在船舶到达环境之前确定环境的至少一部分的虚拟表示。
在其他实施方案中，可将上述实施方案中的两个或更多个进行组合。在其他实施方案中，可将一个实施方案的特征与一个或多个其他实施方案的特征进行组合。
已具体参照所示实例讨论了本发明的实施方案。然而，应当理解，可以对在本发明的范围内所描述的实例进行改变和修改。

Claims (25)

1.一种用于确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的系统，所述系统具有：
至少一个信标，所述至少一个信标远离所述船舶，所述信标或每个信标包括：
至少一个传感器，所述至少一个传感器用于感测表示所述环境的至少一部分的周围环境信息，
发射器，以及
控制器，所述控制器连接至所述至少一个传感器并且被配置为使所述周围环境信息经由所述发射器发射；以及
控制中心，所述控制中心远离所述船舶，所述控制中心包括：
接收器，所述接收器被配置为接收所述周围环境信息，以及
控制单元，所述控制单元连接至所述接收器并且被配置为基于所述周围环境信息来确定所述环境的至少一部分的虚拟表示。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制单元被配置为基于由所述至少一个传感器感测并且经由所述接收器接收的另外的周围环境信息来更新所述虚拟表示的至少一部分。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述控制中心包括连接至所述控制单元的发射器，并且其中所述控制单元被配置为使所述虚拟表示由所述控制中心的所述发射器发射。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述系统具有终端，包括：
接收器，所述接收器被配置为接收所述虚拟表示，
输出装置，以及
控制单元，所述控制单元连接至所述终端的所述接收器，并且被配置为基于所接收的虚拟表示使信息在所述输出装置上输出。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述终端是便携式的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述控制单元被配置为基于所述周围环境信息或基于所述虚拟表示来确定用于协助所述船舶航行的航行信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制中心包括连接至所述控制单元的发射器，并且其中所述控制单元被配置为使所述航行信息由所述控制中心的所述发射器发射。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述控制单元被配置为生成指令以感测表示所述环境的至少一部分的周围环境信息，
其中所述控制中心包括连接至所述控制单元的发射器，
其中所述控制单元被配置为使所述控制中心的所述发射器发射所述指令，并且
其中所述信标包括被配置为接收所述指令的接收器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述信标包括用于控制所述信标在水中的运动的一个或多个操纵单元，并且
其中所述信标的所述控制器连接至所述信标的所述接收器，并且被配置为基于所述指令控制所述一个或多个操纵单元。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述至少一个传感器包括以下项中的一个或多个：相机、LIDAR传感器、SONAR以及RADAR。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中所述周围环境信息包括以下项中的一个或多个：一个或多个图像、一个或多个视频、来自一个或多个LIDAR传感器的LIDAR信息、来自一个或多个SONAR传感器的SONAR信息、来自一个或多个RADAR传感器的RADAR信息、来自一个或多个传声器的声音信息、来自一个或多个位置传感器的位置信息以及来自一个或多个运动传感器的运动信息。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中所述周围环境信息表示所述环境的所述至少一部分的地形，并且其中所述虚拟表示包括地形图。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述地形图包括LIDAR图。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中所述至少一个信标包括静态的基于陆地的信标、移动的基于陆地的信标、静态的基于水的信标或移动的基于水的信标。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中所述至少一个信标包括多个拖船和/或浮标。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中所述至少一个信标包括多个此类信标，其中所述控制中心的所述接收器被配置为从所述信标的相应的发射器接收周围环境信息，并且其中所述控制单元被配置为基于从所述信标的所述相应的发射器接收的所述周围环境信息来确定所述环境的所述至少一部分的所述虚拟表示。
17.一种拖船，其包括：
至少一个传感器，所述至少一个传感器用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息；
发射器，以及
控制器，所述控制器连接至所述至少一个传感器并且被配置为使所述发射器朝向远离所述拖船的控制中心的接收器发射所述周围环境信息。
18.根据权利要求17所述的拖船，其包括：
一个或多个操纵单元，所述一个或多个操纵单元用于控制所述拖船在水中的运动，以及
接收器，所述接收器被配置为从所述控制中心的发射器接收指令，
其中所述控制器连接至所述接收器并且被配置为基于所述指令控制所述一个或多个操纵单元。
19.一种浮标，其包括：
至少一个传感器，所述至少一个传感器用于感测表示环境的至少一部分的周围环境信息；
发射器，以及
控制器，所述控制器连接至所述至少一个传感器并且被配置为使所述发射器朝向远离所述浮标的控制中心的接收器发射所述周围环境信息。
20.根据权利要求17或权利要求18所述的拖船，或者根据权利要求19所述的浮标，其中所述周围环境信息表示所述环境的所述至少一部分的地形。
21.根据权利要求17、权利要求18或权利要求20所述的拖船，或者根据权利要求19或权利要求20所述的浮标，其中所述至少一个传感器包括以下项中的一个或多个：相机、LIDAR传感器、SONAR以及RADAR。
22.一种确定船舶可航行的环境的至少一部分的虚拟表示的方法，所述方法包括：
从远离所述船舶的信标并且在远离所述船舶的控制中心处接收表示所述环境的至少一部分的周围环境信息，以及
基于所述周围环境信息来确定所述环境的至少一部分的虚拟表示。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述周围环境信息表示所述环境的所述至少一部分的地形，并且其中所述确定包括基于所述周围环境信息来确定所述环境的所述至少一部分的地形图；任选地，其中所述地形图包括LIDAR图。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，其包括从远离所述船舶的多个信标并且在远离所述船舶的控制中心处接收表示所述环境的至少一部分的周围环境信息，以及
基于从所述多个信标接收的所述周围环境信息，确定所述环境的所述至少一部分的所述虚拟表示。
25.一种存储指令的非暂时计算机可读存储介质，所述指令如果由控制中心的处理器执行，使所述处理器执行根据权利要求22至24中任一项所述的方法。
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