DD245735A1

DD245735A1 - METHOD FOR DETERMINING THE POSITIONS AND MOVEMENT PARAMETERS OF APPLYING SHIPS

Info

Publication number: DD245735A1
Application number: DD28590686A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Scharnow; Klaus Schneider; Juergen Luesch; Fritz Weber; Joachim Rudek
Original assignee: Seefahrt Inghochschule
Priority date: 1986-01-03
Filing date: 1986-01-03
Publication date: 1987-05-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Positionen und Bewegungsparameter anlegender Schiffe. Durch den Einsatz eines automatisch arbeitenden Entfernungs- und Winkelmessgeraetes, welches vorzugsweise an Land aufgestellt wird und auf das anlegende Schiff, auf dem sich um 360 wirksame Reflektoren befinden, gerichtet ist und einem UKW-Sende- und Empfangsgeraet und einem Manoeverdisplay, die wechselseitig und mit dem Entfernungs- und Winkelmessgeraet nachrichtentechnisch verbunden sind, werden Abstaende, Annaeherungsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen festgelegter Punkte des Schiffes zu definierten Punkten im Hafen bzw. zum Anlegeplatz ermittelt und optisch zur Anzeige gebracht, wobei zu hohe Annaeherungsgeschwindigkeiten oder Ausfall systembedingter Elemente einen Alarm ausloesen. Der Schiffsfuehrung kann damit ein System zur Verfuegung gestellt werden, welches ein schnelles, sicheres und risikofreies Manoevrieren beim Ansteuern von Schiffsliegeplaetzen gewaehrleistet.The invention relates to a method for determining the positions and movement parameters of applying ships. Through the use of an automatic distance and angle measuring device, which is preferably placed on land and on the mooring ship, which are located around 360 effective reflectors, directed and a VHF transmitter and receiver and a maneuver display, the reciprocal and with the distance and Winkelmessgeraet are connected by telecommunications technology, distances, approaches speeds and accelerations defined points of the ship to defined points in the port or to mooring determined and visually displayed, with too fast approach speeds or failure systemic elements trigger an alarm. The ship's command can thus be provided with a system which ensures fast, safe and risk-free maneuvering in the control of ship berths.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Positionen und Bewegungsparameter anlegender Schiffe. Die Erfindung kann vorzugsweise im Hafen, die zur Durchführung sicherer Anlegemanöver erforderlichen genauen Positionen definierter Punkte des Schiffes zu festgelegten Punkten des Hafens sowie die dazugehörigen Annäherungsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen ermitteln und zur Nutzung in optischer, akustischer, funktechnischer oder auch in EDV-gerechter Form bereitstellen.The invention relates to a method for determining the positions and movement parameters of applying ships. The invention may preferably determine at port, the exact positions of defined points of the ship required to perform safe landing maneuvers to specified points of the port and the associated approach speeds and accelerations and provide for use in optical, acoustic, radio or EDP-compliant form.

Characteristic of the known technical solutions

Gegenwärtig ist es so, daß Kapitäne und Lotsen diesen komplizierten Prozeß des Anlegens von Schiffen unter Nutzung von Abstandsmessungen mit Doppler-Sonar-Anlagen durchführen können. Es haben aber nur wenige große Schiffe ein solches Zweier-Komponenten-Doppler-Docking-System an Bord, welches Auskunft über die genaue Position (x-y- oder geographische Koordinaten) und die einzelnen Geschwindigkeitskomponenten (Bug-, Heck-, Voraus-, Quergeschwindigkeit) geben kann.At present, captains and pilots are able to carry out this complicated process of docking vessels using distance measurements with Doppler sonar equipment. But there are only a few large ships such a two-component Doppler docking system on board, which provides information about the exact position (xy or geographic coordinates) and the individual speed components (bow, tail, forward, lateral) can give.

Auf der anderen Seite gibt es auch Beispiele, wo solche Doppler-Sonar-Technik zum Anlegen im Hafen eingesetzt wird, so daß an der Kaimauer auf einer großen Anzeigetafel die ungefähre Annäherungsgeschwindigkeit des Schiffes abgelesen werdenOn the other hand, there are also examples where such Doppler sonar technique is used for docking, so that the approximate approach speed of the ship is read on the quay wall on a large scoreboard

Zur exakten Bestimmung der Lage de's Schiffes in einem bestimmten Koordinatensystem sind auch das Decca-Hi-Fix-Verfahren, die Seevermessungssysteme Trisponder-Autocarta-Il sowie Polarfix mit Genauigkeit von ca. ±0,5 bis ±1 m und das eigene Verfahren zur Vermessung von Schiffsbahnen und Bestimmung von Manövrierkennwerten, Patent-Nr. WP G 01 S/280682/4, mit noch höherer Genauigkeit bekannt.For the exact determination of the position de ship in a certain coordinate system are also the Decca Hi-Fix method, the sea surveying Trisponder Autocarta II and Polarfix with accuracy of about ± 0.5 to ± 1 m and the own method of measurement of railways and determination of maneuvering characteristics, patent no. WP G 01 S / 280682/4, with even higher accuracy.

Zur Ermittlung von Abstand und Lage des Schiffes zum Liegeplatz werden auch Radarinformationen genutzt, welche aber gerade für den Anlegevorgang keine ausreichend genauen Angaben liefern können.Radar information is also used to determine the distance and position of the ship to the berth, but these can not provide sufficiently accurate information for the docking procedure.

Alle bekannten Verfahren und Anordnungen sind technisch wesentlich aufwendiger und ungenauer, in der Regel nur an einem Liegeplatz anzuwenden oder an Bord eingebaut. Durch ihre Ungenauigkeit reagieren sie auf kleine Beschleunigungen mit großer Verzögerung und sind für genaue Positionsbestimmungen, Bestimmung der Beschleunigung oder aber einer elektronischen · Weiterverarbeitung nicht geeignet/All known methods and arrangements are technically much more complex and inaccurate, usually only apply to a mooring or installed on board. Due to their inaccuracy, they react to small accelerations with great delay and are not suitable for exact position determination, acceleration determination or electronic further processing.

Verfahren und Anordnungen, die exakte Abstände zu definierten Punkten im Hafen mit der dazugehörigen Annäherungsgeschwindigkeit einzelner Punkte des Schiffes mit einer solchen Genauigkeit liefern, daß Steuerbefehle für Ruder- und Maschinenkommandos geliefert und direkt auf die Steuerelemente übertragen werden können, sind nicht bekannt.Methods and arrangements that provide exact distances to defined points in the port with the associated approach speed of individual points of the vessel with such accuracy that control commands can be provided for rudder and machine commands and transmitted directly to the controls are not known.

Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel vorzugsweise für anlegende oder im Hafen manövrierende Schiffe Informationen über ihre Positionen und Bewegungen zu ermitteln und zur Anwendung in der Schiffsführung und im Hafenbetrieb bereitzustellen, um die Anlegemanöver oder Drehmanöver im engen Hafenbecken auch unter komplizierten Schiffs- und Umweltbedingungen schnell und sicher durchzuführen. Hierdurch werden Schlepperkosten eingespart und die Anlegemanöver können auch bei höheren Windstärken sicher durchgeführt werden. Die Erfindung soll dazu beitragen, die aus subjektiven Fehleinschätzungen häufigen Kollisionen der Schiffe mit Hafen- und Umschlaganlagen und anderen Schiffen bzw. die aus zu vorsichtigem Manövrieren oder mehreren Anlegeversuchen resultierenden Zeitverluste zu vermeiden.The invention has the aim, preferably for in-port or in-port maneuvering vessels, of gathering information about their positions and movements, and of providing them for use in ship's command and port operations to quickly and safely manage docking maneuvers or maneuvers in tight docks even under complicated ship and environmental conditions perform. As a result, tractor costs are saved and the landing maneuvers can be carried out safely even at higher wind speeds. The invention is intended to help avoid the frequent collisions of the ships with port and cargo handling facilities and other ships resulting from subjective misjudgments, or the time losses resulting from careful maneuvering or multiple docking attempts.

Explanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sehr genau arbeitende Entfernungs- und Richtungsmeßgeräte, wie sie in der Geodäsie Verwendung finden, eingesetzt werden. Die Meßgeräte stehen vorzugsweise an Land und die erforderlichen Reflektorgruppen auf dem Schiff. Durch Entfernungs- und Horizontalwinkeimessung zu 2 Reflektoren auf dem Schiff lassen sich die Abstände festgelegter nicht direkt eingemessener Punkte des Schiffes von definierten Punkten im Hafen bestimmen und durch Zuordnung einer Zeitachse und wiederholten Messungen die Bewegungsparameter des Schiffes, wie die Annäherungsgeschwindigkeit eines definierten Punktes des Schiffes an den Kai und die Beschleunigung nach Richtung und Stärke ermitteln.According to the invention the object is achieved in that very accurate distance and Richtungsmeßgeräte, as they are used in geodesy, are used. The meters are preferably on land and the required reflector groups on the ship. By distance and horizontal angle measurement to 2 reflectors on the ship, the distances of defined not directly measured points of the ship of defined points in the port can be determined and by assigning a time axis and repeated measurements, the movement parameters of the ship, such as the approach speed of a defined point of the ship determine the quay and the acceleration according to direction and strength.

Da die ständige Verfolgung von 2 Meßpurikten mit einem Meßgerät einen ständigen Wechsel des Meßpunktes zur Folge hat oder 2 Meßgeräte eingesetzt werden müssen, wird durch Einbeziehung des Kreiselkompaßkurses des Schiffes die Bestimmung aller genannten Parameter auch mit der Einmessung eines auf dem Schiff angebrachten Reflektors ermöglicht. Die ermittelten Parameter werden optisch oder akustisch bekanntgegeben oder funktechnisch an Bord übertragen. Für Schiffe mit entsprechender Technik können auch die digitalen Werte übertragen werden (Fig. 1).Since the constant tracking of 2 Meßpurikten with a meter has a constant change of the measuring point result or 2 gauges must be used, by including the gyro compass of the ship, the determination of all mentioned parameters also allows the calibration of a mounted on the ship reflector. The determined parameters are announced optically or acoustically or transmitted by radio technology on board. For ships with corresponding technology, the digital values can also be transmitted (FIG. 1).

Das Meßgerät kann auch an Bord stehen und die Reflektoren an Land angebracht werden. Unter Einbeziehung des Kreiselkompaßkurses lassen sich ebenfalls alle Werte ermitteln.The meter can also be on board and the reflectors can be attached to shore. Including the gyro compass course, all values can also be determined.

embodiment

Für das Verfahren wird ein bekanntes, auf elektro-optischem Prinzip arbeitendes geodätisches Entfernungs- und Winkelmeßgerät (M) mit dazugehörigen Reflektoren (R) verwendet.For the method, a known working on electro-optical principle geodetic range and angle measuring device (M) with associated reflectors (R) is used.

Das Meßgerät (M) wird an Land aufgestellt, der Reflektor (R) befindet sich an Bord (Fig. 1). Dieser Reflektor (R) wird entweder auf das Meßgerät (M) ausgerichtet oder es werden mehrere Reflektoren zu einem Reflektorsystem (R) zusammengesetzt, das über 360° reflektiert und an einer nach allen Seiten sichtbaren Stelle des Schiffes angebracht ist.The measuring device (M) is placed on land, the reflector (R) is on board (Fig. 1). This reflector (R) is either aligned with the measuring instrument (M) or several reflectors are combined to form a reflector system (R), which is reflected over 360 ° and attached to a visible point on all sides of the ship.

Der Reflektor (R) wird nun kontinuierlich von dem Meßgerät (M) aus eingemessen (D_Mr, Fig. 1) und daraus, durch Hinzufügen des Kreiselkompaßkurses (KK) die Entfernungen (D_p1ki, D_Piai, D_P2A2) mit den dazugehörigen Annäherungsgeschwindigkeiten (V_P1K1, V_Piai, V_P2A2> und die Bahngeschwindigkeit (Vb) des Reflektors (R) sowie die aus der Richtung von (V_B) resultierende notwendige Kursänderung (AK)zum Erreichen des vorgesehenen Anlegepunktes (A 1) bestimmt. (Fig.1) Entsprechend der jeweils ablaufenden Manöverphase werden die entsprechenden Positionen definierter Punkte des Schiffes 'und/oder ihre Bewegungselemente bekannt gegeben, so daß sie der Schiffsführung zugänglich sind.The reflector (R) is now measured continuously from the measuring device (M) (D _M r, Fig. 1) and from, by adding the Kreiselkompaßkurses (KK) the distances (D _p1 ki, D _P iai, D _P2A2 ) with the associated approach _speeds (V _P1K1 , V _P iai, V _P 2A2> and the path velocity (Vb) of the reflector (R) and from the direction of (V _B ) resulting necessary course change (AK) to reach the intended application point (A 1 ). According to the respectively proceeding maneuver phase, the corresponding positions of defined points of the ship 'and / or their movement elements are announced, so that they are accessible to the ship's command.

Die Werte werden in EDV-gerechter Kodierung übertragen und auf einem vorhandenem Display alphanumerisch oder graphisch dargestelltThe values are transmitted in EDP-compliant coding and displayed alphanumerically or graphically on an existing display

Das Verfahren wird besonders in Figur 1 dargestellt. The method is shown particularly in FIG.

Claims

'Invention claim:

1. A method for determining the positions and movement parameters of landing vessels to reference points on land, by using an automatic distance and angle measuring device, which is directed to the mooring ship and on which are 360 ° effective reflectors, an FM broadcast and Receiving device and a maneuver display, which are mutually connected and telecommunications with the distance and angle, characterized in that the intended landing place of the ship is stored in the harbor in relation to the reference point in the meter and starts a device-internal timing at the beginning of the distance and angle measurement.

2. The method according to item 1, characterized in that at each cycle of the automatic distance and angle measurement via the telecommunications connection, the VHF transceiver emits a pulse collected by the transmitting and receiving device on board the ship via the connection to the gyroscope queries the attached course.

3. The method according to item 1, characterized in that the distance of the reflectors from the fore and stern stem and the ship's side wall is stored at right angles to the midship line device inside.

4. The method according to item 1, characterized in that the automatically operating distance and angle of the ship's motion is tracked.

5. The method according to item 4, characterized in that the automatic distance and Winkelmeßsystem continuously sweeps a predetermined angular range by rotating about the vertical axis.

6. The method according to item!, Characterized in that the information transmission takes place serially and the determined position and movement parameters are displayed serially.

7. The method of item 1, characterized in that the maneuver display includes a breakdown control program, which is constructed so that at too high approach speeds or failure of systemic elements an alarm is triggered.

8. The method according to item 1, characterized in that the determined values are displayed visually.