FR2825502A1 - Dispositif electronique d'aide a la navigation et procede utilisant un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un dispositif électronique d'aide à la navigation pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des contraintes du type météorologiques et/ ou opérationnelles et qui comprend les moyens suivants :- des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles,- des moyens pour modéliser le contexte météorologique et opérationnel,- des moyens pour modéliser la plate-forme du navire,- des moyens pour modéliser les interactions houle/ navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif,- des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles pour le navire en cap/ vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/ navire, - des moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères. L'invention a également pour objet un procédé utilisant un tel dispositif.
Description
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Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs électroniques d'aide à la navigation de navires, du type navires militaires ou navires de commerce. Le secteur s'étend également à celui des procédés de routage automatique utilisant de tels dispositifs.
Lors de la navigation des navires, ceux-ci sont soumis à des contraintes importantes et dangereuses, comme les contraintes météorologiques ou encore les contraintes opérationnelles et de chargement de ces navires.
Or on déplore dans ce domaine une occurrence accrue d'accidents humains, d'accidents d'aéronefs ou encore des déformations irréversibles de la structure du navire.
On constate par ailleurs un alourdissement considérable des tâches à effectuer par le chef de quart et par le commandant de passerelle. Plusieurs raisons expliquent ce phénomène, dont notamment celle de la complexité toujours croissante des situations opérationnelles auxquelles les navires sont confrontés, la complexité des outils militaires utilisés ainsi que la réactivité extrême requise des systèmes socio-techniques embarqués.
Cette complexité évoquée ci-dessus est liée à trois facteurs principaux qui sont : - le nombre croissant de possibilités d'emploi et de mode de fonctionnement des systèmes d'armes, - l'accroissement du flux d'informations à traiter en temps réel, - l'intégration du e système navire dans un système opérationnel global.
La réactivité est elle conditionnée par plusieurs facteurs parmi lesquels : - la mouvance accrue des contextes opérationnels, - la nécessité de prise de décision en temps réel en raison des vitesses élevées de circulation de l'information que procurent les nouvelles technologies, - la nécessité de construction d'une réponse adaptée à l'objectif poursuivi dans des délais impartis.
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Dans ce contexte opérationnel incertain, un commandant de bâtiment de combat est constamment confronté au compromis suivant : il doit prendre des décisions le plus rapidement possible en respectant les délais, et ce à partir d'informations incertaines au détriment de la réactivité, et il doit de plus analyser la complexité de la situation de manière exhaustive, toujours au détriment de la réactivité. A ce dilemme décisionnel, viennent également s'ajouter des exigences de sécurité avec le souci permanent de la préservation des vies humaines, ainsi que celui de la sûreté avec la préservation de l'outil et de ses modes de fonctionnement.
Dans ce domaine, plusieurs réalisations ont cependant déjà été réalisées.
Nous connaissons en effet des réalisations antérieures s'appliquant aux voiliers de course transocéanique et aux navires de commerce.
Le routage de course transocéanique permet une optimisation du cap à suivre en fonction des vents rencontrés ou prévus et des polaires de fonctionnement du flotteur (angle de descente ou de remontée au vent).
D'autres part, le routage des navires de commerce permet d'éviter par une lecture de cartes isobariques les zones météorologiques à risque pour le flotteur, comme les zones présentant une forte houle océanique.
Cependant, ces réalisations présentent certains inconvénients, notamment en raison de l'utilisation de systèmes n'optimisant pas la route des navires ou des bâtiments en fonction de paramètres pouvant fortement pénaliser les capacités opérationnelles, et ce spécialement pour les navires de combat mettant en oeuvre des systèmes d'armes et des aéronefs. Parmi ces paramètres, on peut citer le roulis, le tangage, le pilonnement, la déformée structurelle de la poutre du navire ainsi que la navigation de groupe (force navale constituée).
Un autre inconvénient majeur est la non-intégration de ces réalisations au système de navigation mobile.
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L'optimisation de route sous contrainte est aujourd'hui une tâche quasiment totalement dévolue à l'opérateur humain. La performance humaine dans ce domaine résulte d'un arbitrage sur le niveau de compréhension de la situation opérationnelle, météorologique et maritime que l'opérateur juge suffisant. Ce niveau en question est lié à l'expérience passée et à sa trace en mémoire, et est résumé sous le terme de sens marin .
Les dangers actuels de ce comportement en opération sont tout d'abord une généralisation excessive des réactions typiques de situations connues et maîtrisées aux contextes délicats et nouveaux. De plus, on note une perte de contrôle global de la situation en raison de la complexité et le refuge dans des sous-tâches bien maîtrisées avec comme corollaire : - la focalisation de l'attention,
(/ - la réduction de l'anticipation, - la perte d'information.
(/ - la réduction de l'anticipation, - la perte d'information.
On peut citer comme exemple classique les manoeuvres d'aviation par mauvaise mer. L'appontage délicat d'un aéronef sur une plate-forme fortement instable va créer une focalisation de l'attention du chef de quart sur le respect des critères de vent relatif, de roulis et de tangage avec pour conséquence une perte de contrôle du point PIM (Point of Intended Movement), de la navigation de groupe, de la fatigue structurelle à la route choisie et de la sûreté de la navigation.
Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients cités précédemment en proposant un dispositif d'aide à la navigation permettant d'éviter les accidents humains, les accidents d'aéronefs ainsi que les déformations irréversibles de la structure du navire en diminuant les tâches à accomplir par le chef de quart et le commandant en passerelle.
Un autre but de l'invention est de présenter un procédé de routage automatique de navires utilisant un tel dispositif.
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De plus, l'invention aura pour but d'adapter ce dispositif ainsi que ce procédé pour que ceux-ci conviennent à au moins deux navires, l'un maître et l'autre esclave.
Enfin, le but de l'invention sera l'intégration de ce dispositif au système de navigation mobile.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif électronique d'aide à la navigation pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles comprenant les éléments suivants : - des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles, - des moyens pour modéliser le contexte météorologique et opérationnel, - des moyens pour modéliser la plate-forme du navire, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - des moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
L'invention a également pour objet un procédé de routage automatique pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles, utilisant un dispositif électronique d'aide à la navigation et comprend les étapes suivantes : - la récolte des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles,
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- la modélisation du contexte météorologique et opérationnel,
- la modélisation de la plate-forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - la détermination des zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - la détermination des zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
- la modélisation de la plate-forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - la détermination des zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - la détermination des zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
L'invention a encore pour objet un dispositif ou un procédé comme cité précédemment et applicable à au moins deux navires, dont au moins un maître et au moins un esclave associé.
Selon une réalisation préférentielle de l'invention, le dispositif électronique d'aide à la navigation comprend un réseau informatique de transmission comportant une liaison satellitaire terre/navire et navire/terre, ainsi qu'un réseau embarqué en arbre actif avec technique d'accès Ethernet (Starlan).
Cette invention procure de nombreux avantages notables comme l'augmentation des performances en termes de gestion de la navigation. En effet, cet accroissement est obtenu par tout d'abord une diminution des contraintes cognitives subies par les opérateurs humains comme par exemple : - la connaissance précise de la situation météorologique et de son évolution, - la connaissance précise des performances du navire en fonction de l'état de la mer rencontré et prévu.
Ensuite, l'invention présente l'avantage d'apporter une aide à la décision comme par exemple : - un système expert pour assister l'opérateur dans ses tâches de gestion de la navigation,
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- un système de fusion de données opérationnelles, météorologiques, maritimes et de résultats de modélisation pour mettre en évidence l'information évidente mais non triviale.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée, non limitative, ci-dessous.
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente un exemple de spectres de densité d'énergie de deux composantes de houle utilisées par les moyens de l'invention pour modéliser les interactions houle/navire ; - la figure 2 représente un schéma illustrant la manière dont l'invention permet de réaliser le calcul des interactions entre le navire et la houle ; - la figure 3 représente un exemple de graphe bidimensionnel en cap/vitesse indiquant les zones admissibles de navigation pour ce qui concerne le critère du roulis ; - la figure 4 représente un exemple de graphe bidimensionnel en cap/vitesse indiquant les zones opérables de navigation en superposant les zones admissibles pour les critère de roulis, de tangage, de pilonnement, des déformées structurelles ainsi que de gisement et de force du vent relatif ; - la figure 5 représente un schéma d'un exemple de réseau de transmission de données utilisé lorsque l'invention est mise en oeuvre sur plusieurs navires, dont l'un au moins est maître et l'autre esclave associé ; - la figure 6 représente un exemple de graphe bidimensionnel en cap/vitesse indiquant les zones opérables de navigation lors d'une phase d'opérations, ainsi que la solution graphique d'un navire allant d'un point A au point B et mettant en oeuvre des aéronefs pendant trois heures ; - la figure 7 représente un exemple de visualisation intégrable à la carte électronique de navigation comprenant
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un graphe bidimensionnel en cap/vitesse indiquant les zones opérables de navigation ainsi que d'autres critères comme la vitesse du navire.
L'invention fait donc tout d'abord référence à un dispositif électronique d'aide à la navigation. Ce dispositif peut tout aussi bien être utilisé sur des navires militaires que sur des navires de commerce ou encore tout autre type d'engins similaires. Ces types de bâtiments ou navires sont soumis à des contraintes multiples lors de leur utilisation. On peut dans un premier temps mentionner les contraintes météorologiques, se caractérisant par une houle dégradant constamment la structure du navire, ou encore des vents jouant sur la stabilité et le positionnement du bâtiment pouvant ainsi créer des disfonctionnements lors d'opérations de manoeuvres. Les contraintes subies par ces navires peuvent également être d'ordre opérationnelles suivant la tâche que ces derniers ont à effectuer.
L'invention peut se rapporter à une navire seul, mais également à une pluralité de navires coopérant les uns avec les autres.
Dans le cas d'un dispositif appliqué à un navire seul ou à plusieurs navires indépendants, ce dispositif comprend les différents moyens cités ci-dessous : - des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles, - des moyens pour modéliser le contexte météorologique et opérationnel, - des moyens pour modéliser la plate-forme du navire, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun
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des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - des moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
La récolte des données météorologiques peut, suivant un mode de réalisation préférentiel de l'invention, être effectuée par l'intermédiaire d'une liaison satellitaire terre/navire et navire/terre, cette liaison s'intégrant dans un réseau informatique en guise de support physique de l'invention. A l'aide de cette liaison, il est alors possible d'accéder à des modèles météorologiques disponibles comme ceux fournis par l'organisme gouvernemental de prévision météorologique américain.
Les données de chargement ainsi que celles concernant les contraintes opérationnelles peuvent être en partie saisies manuellement. Il s'agit en l'occurrence de paramètres comme la répartition des charges sur le navires.
L'ensemble des autres moyens constituant l'invention est préférablement généré par une seconde branche du réseau informatique, support physique de l'invention, à savoir un réseau LAN embarqué en arbre actif avec technique d'accès Ethernet. Ce dernier comprend un support de l'interface utilisateur, et également le support du noyau de calcul réalisant les opérations suivantes : - l'exécution de l'algorithme de fusion de données, - la modélisation du contexte météorologique et opérationnel du navire,
- la modélisation de la plate forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navire selon les différents critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - l'exécution de l'algorithme d'optimisation permettant d'aboutir aux zones admissibles et opérables du navire.
- la modélisation de la plate forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navire selon les différents critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - l'exécution de l'algorithme d'optimisation permettant d'aboutir aux zones admissibles et opérables du navire.
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La modélisation de la houle, exécutée par le noyau de calcul, peut donner lieu à une représentation graphique telle que visible sur la figure 1, où l'on peut apercevoir les spectres de densité d'énergie de deux composantes de houle, ces spectres étant utilisés pour la modélisation ultérieure des interactions houle/navire. Pour aboutir à une telle modélisation, on peut par exemple prendre les hypothèses d'une houle polychromatique linéaire, sinusoldale et déterministe. Le fluide est alors considéré comme parfait et irrotationnel, et l'analyse de l'état de la mer peut se concrétiser par une analyse spectrale, son spectre de densité utilisé étant le spectre de JONSWAP (Joint North Sea Wave Project), ou un spectre similaire.
La modélisation du navire est effectuée par l'emploi de la méthode des tranches. Différents calculs sont réalisés comme la détermination des coefficients hydrostatiques, hydrodynamiques et mécaniques, tels que par exemple le module de stabilité, les coefficients de carène, les coefficients de masse et d'amortissement ajoutés, l'inertie massique ou encore l'inertie de section. Ces calculs peuvent notamment être réalisés en discrétisant les oeuvres vives en six tranches verticales et dix tranches longitudinales, et les oeuvres mortes en sept tranches verticales et dix tranches longitudinales, ceci faisant un total de deux cent soixante facettes pour la seule coque de bateau.
Cette discrétisation est réalisée à partir du plan de forme du navire et le chargement du modèle est effectué conformément au cas de chargement réel et au devis des masses.
Une fois les modélisations du navire et de la houle réalisées, le noyau de calcul combine alors l'ensemble de ces données pour en déduire les interactions houle/navire (figure 2) selon une méthode de calcul appropriée, et en utilisant des hypothèses de calcul comme par exemple un régime périodique établi, ou encore des mouvements d'amplitude faible. Cette modélisation des interactions
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houle/navire est alors déterminée pour différents critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif.
L'application suivante du noyau de calcul correspond à l'exécution de l'algorithme de fusion de données. Elle a pour but de déceler les zones de navigation admissibles selon les critères, ainsi que les zones de navigation opérables correspondant à la superposition de zones admissibles des critères que l'on désire prendre en compte : il peut s'agir préférentiellement de l'ensemble des critères énumérés précédemment, ou encore toute sorte de combinaison voulue par l'utilisateur et comprenant au moins la superposition des zones admissibles de deux critères.
L'architecture du système de fusion des données est avantageusement une architecture centralisée où toutes les informations sont collectées et analysées par le noyau de calcul.
L'information collectée est de deux types. Il s'agit tout d'abord de celle du type statique, pour toutes les données de modélisation des navires et les modèles de prévision de l'état de la mer avant appareillage (modélisation de la houle). De plus, il s'agit de l'information du type dynamique pour les informations temps réel en mouvements de plate-forme issues des centrales inertielles de navigation, des résultats de modélisation des interactions houle/navire, des données téléchargées de modélisation des conditions météorologiques sur la zone d'opérations et des observations météorologiques de l'utilisateur embarqué.
En référence à la figure 3, on peut observer un exemple de forme de résultat indiquant les zones admissibles de navigation selon le critère du roulis, et ce sous la forme d'un graphe bidimensionnel. Les paramètres en mouvements et déformations du navire sont, dans le cas présent, calculés pour chaque gisement de houle avec un pas
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de dix degrés, et pour chaque vitesse avec un pas de un noeud.
Ce type de graphe bidimensionnel ou polaire permet alors de déterminer les zones admissibles de navigation pour chaque critère, le résultat étant exprimé selon un code couleur ou de manière numérique dans l'unité cap/vitesse. Dans l'exemple cité et illustré par la figure 3, il s'agit du paramètre de roulis pour un navire de vingt six mille tonnes sur une houle de six mètres et de période quinze secondes.
Les zones opérables sont ensuite définies, comme il l'a été rappelé ci-dessus, en superposant les graphes de différents critères, pour en déduire les zones en cap/vitesse étant les moins défavorables pour les déformations de la structure du navire. Un exemple d'un tel graphe est visible sur la figure 4, où les parties claires représentent les zones opérables de navigation lors de la prise en compte de l'ensemble des critères suivants : le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif.
La plate-forme informatique utilisée se caractérise essentiellement par son ergonomie, sa facilité d'accès et son évolutivité. Le dispositif selon l'invention s'adressant entre autre à des utilisateurs de bâtiment de combat, il se doit d'offrir une convivialité similaire à celle des applications informatiques courantes comme celle de Microsofte, déjà très répandues à bord des navires.
Le langage de programmation est préférentiellement un langage orienté objet du type Visual Basic de Microsoft. Les critères de choix de ce langage sont multiples : on peut notamment citer le fait que le langage soit du type graphique, offrant un environnement de développement très conviviale et permettant le multi-fenêtrage. Le langage script permet entre autre l'écriture de routines de calcul, de communication entre les applications et l'extraction de données dans un flot d'informations. Le langage doit également permettre de respecter les standards de
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l'environnement Windows et de la programmation orientée objet Microsoft@. Ce standard permet alors l'utilisation de n'importe quel composant du programme : objet, interface graphique, et ce par une application extérieure grâce à la technologie ActiveX. Enfin, Visual Basics permet de générer après compilation, des fichiers exécutables indépendants qui peuvent être lancés depuis n'importe quelle machine sous Windows 980 ou Windows Nit@.
L'invention concerne également un procédé de routage automatique étant en mesure de mettre en oeuvre le dispositif tel que décrit ci-dessus. Ce procédé comporte donc les étapes suivantes : - la récolte des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles, - la modélisation du contexte météorologique et opérationnel,
- la modélisation de la plate-forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navires suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - la détermination des zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - la détermination des zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
- la modélisation de la plate-forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navires suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - la détermination des zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - la détermination des zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif est réalisé de manière à s'appliquer à au moins deux navires, dont au moins un navire maître et au moins un navire esclave associé. Dans un tel cas de figure, il est possible que chaque navire ne dispose pas de l'ensemble des moyens tels que ceux utilisés lors de la réalisation de l'invention pour un seul navire, mais ne disposent que de certains moyens embarqués, des données complémentaires
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pouvant être transmises par des navires travaillant pour le compte de ces derniers.
Suivant un mode de réalisation préférentiel illustré en partie par le schéma de la figure 5, l'invention s'applique à un navire maître et deux navires esclaves associés. Dans ce mode de réalisation particulier, chaque navire, à savoir le navire maître et les deux navires esclaves associés, comprend des moyens pour récolter des données du type données de chargement et données de contraintes opérationnelles. Dans le cas des navires esclaves associés, ces données sont transmises au navire maître.
De plus, chaque navire maître comprenant en outre les moyens suivants : - des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, des moyens pour modéliser le contexte météorologique, - des moyens pour modéliser le contexte opérationnel du navire ainsi que celui des deux navires esclaves associés, - des moyens pour modéliser la plate-forme du navire ainsi que celles des deux navires esclaves associés, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, ceci pour le navire ainsi que pour chacun des deux navires esclaves associés, - des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles en cap/vitesse pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - des moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire ainsi que pour chaque navire associé en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
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De même que pour la réalisation précédente, le dispositif comporte de manière préférentielle un réseau informatique en guise de support physique de l'invention. Ce dernier est également constitué d'une liaison satellitaire terre/navire et navire/terre, celle-ci se trouvant uniquement sur le navire maître. La liaison s'inscrit alors dans les moyens pour récolter des données météorologiques, et permet également la transmission du navire maître vers les deux navires esclaves associés, de la modélisation pour ces navires des interactions houle/navire, ainsi que des zones admissibles et opérables de navigation. La liaison satellitaire permet dans le même temps la transmission des navires esclaves vers le navire maître auquel ils sont associés, des données de chargement du navire ainsi que des données correspondant aux contraintes opérationnelles.
Toujours de manière similaire à celle décrite pour le mode de réalisation précédent, le réseau informatique comprend un réseau embarqué à arbre actif du type Starlan, ce dernier faisant notamment partie des moyens pour modéliser le contexte météorologique, des moyens pour modéliser la plate-forme des navires, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire ainsi que des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles et opérables de chaque navire. Il est à noter que de façon préférentielle, les résultats sont présentés de manière similaire à celle utilisée dans le premier mode de réalisation, à savoir par l'utilisation d'un support graphique schématisant un graphe bidimensionnel en cap/vitesse. La modification principale par rapport au premier mode de réalisation de l'invention correspond donc aux différentes transmissions de données entre le navire maître et les deux navires esclaves associés, permettant ainsi à chaque navire de ne pas embarquer la totalité du dispositif selon l'invention.
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Un procédé de routage automatique mettant en oeuvre un tel dispositif est également objet de l'invention. Il comporte alors les étapes suivantes : - la récolte des données du type données de chargement et données de contraintes opérationnelles et, dans le cas d'un navire esclave, la transmission de ces données au navire maître auquel il est associé.
De plus, les étapes suivantes sont réalisées sur le navire maître : - la récolte des données du type données météorologiques, - la modélisation du contexte météorologique, - la modélisation du contexte opérationnel du navire ainsi que la modélisation du contexte de chaque navire esclave associé, - la modélisation de la plate-forme du navire ainsi que la modélisation de la plate-forme de chaque navire esclave associé, - la modélisation des interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, ceci pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, - la détermination des zones de navigation admissibles en cap/vitesse pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - la détermination des zones opérables pour le navire ainsi que pour chaque navire associé en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
Une application des dispositifs selon l'invention consiste en un procédé de routage automatique permettant de déterminer pour chaque navire, pendant une phase d'opérations de ces derniers et en connaissant la durée t de ces opérations ainsi que les points de départ et d'arrivée de chaque navire, le couple cap/vicesse appartenant aux zones opérables du navire permettant de
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réduire au maximum la distance à parcourir par le navire entre sa position lors de la fin de la phase d'opérations et son point d'arrivée préalablement fixé. Cette optimisation de navigation dont on peut apercevoir un exemple de représentation graphique des résultats sur la figure 6, doit intégrer les données suivantes : les zones opérables des navires concernés, les points de départ et d'arrivée de chaque navire, ainsi que la durée des opérations sensibles. Selon l'exemple donné, il s'agit d'un navire allant d'un point A à un point B et mettant en oeuvre des aéronefs pendant une durée de trois heures. Le procédé permet alors de choisir les couples cap/vitesse appartenant aux zones opérables de navigation qui auront pour conséquence qu'à la fin des opérations, le navire n'aura plus qu'une distance minimale à parcourir pour rejoindre le point B d'arrivée. De plus, pendant les opérations effectuées par les aéronefs et les navires, l'attention des personnes concernées ne devra en aucun cas se focaliser sur les endommagements éventuels du navire provoqués par des conditions climatiques ou météorologiques. En effet, la prise de décision du couple cap/vitesse à adopter permet d'intégrer tous les paramètres météorologiques de manière électronique, sans avoir à faire appel à une quelconque appréciation humaine supplémentaire.
Ces couples appartiendront bien entendu aux zones de navigation opérables déterminées préalablement.
Un autre mode de réalisation de l'invention consiste en une carte électronique de navigation intégrant la visualisation des résultats d'un tel dispositif, et également d'autres paramètres importants lors de la prise de décision. Il s'agira alors d'une visualisation (figure 7) pouvant comprendre : - un graphe bidimensionnel cap/vitesse correspondant à un critère ou à une multitude de critères combinés, suivant le choix de l'utilisateur, - le vecteur cap/vitesse du navire, - le vecteur vitesse du navire,
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- le vecteur vent réel, - le vecteur vent relatif.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrit, uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de la protection défini par les revendications annexés.
Claims (13)
1-Dispositif électronique d'aide à la navigation pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles, - des moyens pour modéliser le contexte météorologique et opérationnel, - des moyens pour modéliser la plate-forme du navire, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - des moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères ;
2-Dispositif électronique d'aide à la navigation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce dispositif contient notamment un réseau informatique comprenant une liaison satellitaire terre/navire et navire/terre, cette liaison faisant partie des moyens pour récolter des données du type données météorologiques ;
3-Dispositif électronique d'aide à la navigation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ce dispositif contient en outre un réseau informatique comprenant un réseau embarqué en arbre actif avec technique d'accès Ethernet du type réseau Starlan, ce dernier comprenant un support de l'interface utilisateur, ainsi qu'un noyau de calcul faisant en outre partie des
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moyens pour modéliser le contexte météorologique, des moyens pour modéliser la plate-forme du navire, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire et des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles et opérables ;
4-Dispositif électronique d'aide à la navigation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles permettent grâce à l'interface utilisée de générer un graphe bidimensionnel cap/vitesse pour chaque critère utilisé ;
5-Dispositif électronique d'aide à la navigation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire permettent de générer un graphe bidimensionnel cap/vitesse obtenu en superposant les différents graphes relatifs aux zones admissibles suivants les critères utilisés ;
6-Dispositif électronique d'aide à la navigation pour 'gation pour au moins deux navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles, dont au moins un navire maître et au moins un navire esclave associé, ce dispositif étant caractérisé en ce que chaque navire comprend : - des moyens pour récolter des données du type données de chargement et données de contraintes opérationnelles et, dans le cas d'un navire esclave, les transmettre au navire maître auquel il est associé, chaque navire maître comprenant en outre : - des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, des moyens pour modéliser le contexte météorologique,
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- des moyens pour modéliser le contexte opérationnel du navire ainsi que ceux des navires esclaves associés, - des moyens pour modéliser la plate-forme du navire ainsi que celles des navires esclaves associés, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, ceci pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, - des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles en cap/vitesse pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - des moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire ainsi que pour chaque navire associé en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères ;
7-Dispositif électronique d'aide à la navigation pour au moins deux navires selon la revendication 6, caractérisé en ce que ce dispositif contient notamment un réseau informatique comprenant une liaison satellitaire terre/navire maître et navire maître/terre pour chaque navire maître, cette liaison faisant partie des moyens pour récolter des données du type données météorologiques, et permettant également la transmission d'un navire maître vers ses navires esclaves associés de la modélisation des interactions houle/navire et des zones admissibles et opérables de navigation, ainsi que la transmission d'un navire esclave vers son navire maître auquel il est associé des données de chargement et des contraintes opérationnelles ;
8-Dispositif électronique d'aide à la navigation pour au moins deux navires selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que ce dispositif
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contient en outre un réseau informatique comprenant un réseau embarqué en arbre actif avec technique d'accès Ethernet du type Starlan pour chaque navire, ce dernier comprenant un support de l'interface utilisateur, ainsi que pour chaque navire maître, un noyau de calcul faisant en autre partie des moyens pour modéliser le contexte météorologique, des moyens pour modéliser la plate-forme du navire, des moyens pour modéliser les interactions houle/navire et des moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles et opérables ;
9-Dispositif électronique d'aide à la navigation pour au moins deux navires selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer les zones de navigation admissibles permettent grâce à l'interface utilisée de générer un graphe bidimensionnel cap/vitesse pour chaque critère utilisé ;
10-Dispositif électronique d'aide à la navigation pour au moins deux navires selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer les zones opérables pour le navire permettent de générer un graphe bidimensionnel cap/vitesse obtenu en superposant les différents graphes relatifs aux zones admissibles suivants les critères utilisés ; 11-Carte électronique de navigation pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce, utilisant un dispositif électronique d'aide à la navigation selon la revendication 5 ou la revendication 10, caractérisé en ce qu'une visualisation graphique comprenant les paramètres suivants est intégrée à cette carte électronique de navigation : - un graphe bidimensionnel cap/vitesse correspondant à un critère ou à une multitude de critères combinés, suivant le choix de l'utilisateur,
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- le vecteur cap/vitesse du navire, - le vecteur vitesse du navire, - le vecteur vent réel, - le vecteur vent relatif.
12-Procédé de routage automatique pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles, utilisant un dispositif électronique d'aide à la navigation selon l'une quelconque des revendications 1,2, 3,4, 5 ou 10, caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes : la récolte des données du type données météorologiques, données de chargement et données de contraintes opérationnelles, - la modélisation du contexte météorologique et opérationnel,
- la modélisation de la plate-forme du navire, - la modélisation des interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, - la détermination des zones de navigation admissibles pour le navire en cap/vitesse, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, - la détermination des zones opérables pour le navire en combinant les zones d'au moins deux critères.
13-Procédé de routage automatique pour au moins deux navires tels que des navires militaires ou de commerce soumis à des contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles, dont au moins un navire maître et au moins
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un navire esclave, chaque navire utilisant un dispositif électronique d'aide à la navigation selon l'une quelconque des revendications 6,7, 8,9 ou 10, caractérise en ce qu'il comprend pour chaque navire l'étape suivante : - la récolte des données du type données de chargement et données de contraintes opérationnelles et, dans le cas d'un navire esclave, la transmission de ces données au navire maître auquel il est associé, et en ce que le procédé comprend pour chaque navire maître les étapes suivantes : - la récolte des données du type données météorologiques,
- la modélisation du contexte météorologique, - la modélisation du contexte opérationnel du navire ainsi que la modélisation du contexte de chaque navire esclave associé, - la modélisation de la plate-forme du navire ainsi que la modélisation de la plate-forme de chaque navire esclave associé, - la modélisation des interactions houle/navire suivant des critères tels que le roulis, le tangage, la déformée structurelle, le pilonnement, le gisement et la force du vent relatif, ceci pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, la détermination des zones de navigation admissibles en cap/vitesse pour le navire ainsi que pour chaque navire esclave associé, ceci pour chacun des critères utilisés lors des modélisations des interactions houle/navire, la détermination des zones opérables pour le navire ainsi que pour chaque navire associé en combinant les zones admissibles d'au moins deux critères.
14-Procédé de routage automatique pour des navires tels que des navires militaires ou de commerce étant soumis à des
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contraintes du type météorologiques et/ou opérationnelles, utilisant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ce procédé permet de déterminer pour chaque navire, pendant une phase d'opérations de ces derniers et en connaissant la durée t cette opération ainsi que les points de départ et d'arrivée de chaque navire, le couple cap/vitesse appartenant aux zones opérables du navire permettant de réduire au maximum la distance à parcourir par le navire entre sa position lors de la fin de la phase d'opérations et son point d'arrivée.
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