JP6312108B2 - 船舶ステーション維持システム及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2016年3月1日出願の米国仮出願第62/301,887号の利益を主張し、これによって、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (21)
- 選択された位置及び選択された方向で水域内の船舶を維持するためのシステムであって、
地球の地理座標系に対する前記船舶の地球上の位置及び船首方位を決定する前記船舶上のグローバルポジショニングシステム(GPS)と、
前記船舶の近くの対象物に対する前記船舶の相対位置及び方位を決定する前記船舶上の近接センサと、
ステーション維持モードで動作可能であり、前記GPS及び前記近接センサと信号通信を行うコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記船舶の所与の範囲内に前記対象物があることに応答して、前記近接センサからの相対位置及び方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いたか否かを決定し、
前記ステーション維持モードにおいて、前記コントローラは、その後、前記船舶を前記選択された位置及び前記選択された方向に戻すように要求される複数のスラストコマンドを計算し、前記複数のスラストコマンドを船舶用推進システムに出力し、前記船舶用推進システムは、前記複数のスラストコマンドを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向に前記船舶を再配置する、システム。 - 前記ステーション維持モードの開始時に、前記近接センサが前記所与の範囲内に前記対象物を検出した場合、前記コントローラは、前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを用いることを選択する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ステーション維持モードの開始時に、前記近接センサが前記所与の範囲内に前記対象物を検出しない場合、前記コントローラは、前記GPSからの地球上の位置及び船首方位データを用いることを選択する、請求項2に記載のシステム。
- 前記ステーション維持モードで動作している間、前記対象物からの予め定められた距離内に前記船舶が来たことを前記近接センサが検出したことに応答して、前記コントローラは、前記GPSからの地球上の位置及び船首方位データを用いることから、前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを用いることに切り替えることを選択する、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記コントローラは、閉ループ制御アルゴリズムを用いて前記複数のスラストコマンドを計算し、前記コントローラが前記GPSからの地球上の位置及び船首方位データを用いているときよりも、前記コントローラが前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを用いているときに、前記コントローラは、より積極的な複数のスラストコマンドを出力する、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記コントローラは、
(a)前記選択された位置と、前記地球上の位置又は前記相対位置との間の差が、必要に応じて、位置誤差の閾値より大きいこと、及び
(b)前記選択された方向と、前記船首方位又は前記方位との間の差が、必要に応じて、方向誤差の閾値より大きいこと
のうちの一方又は両方が真でない限り、前記船舶を再配置するために前記複数のスラストコマンドを計算せず、
前記位置誤差の閾値及び前記方向誤差の閾値は、前記コントローラが前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを用いるときよりも、前記コントローラが前記GPSからの前記地球上の位置及び船首方位データを用いるときに大きい、請求項5に記載のシステム。 - 前記船舶の後半部に連結される複数の船舶用推進デバイスをさらに備え、前記複数の船舶用推進デバイスの各船舶用推進デバイスは、
エンジン速度で出力シャフトを回転させるエンジンと、
前記出力シャフトとトルク伝達関係で連結され、スラストを生成して前記船舶を推進させる推進器と、
前記出力シャフトと前記推進器との間におけるトルク伝達の方向を制御するトランスミッションと、
前記推進器により生成された前記スラストの方向を変化させるために、操舵軸に関して前記推進器が回転可能である通常垂直な前記操舵軸と
を有し、
前記複数のスラストコマンドは、前記複数の船舶用推進デバイスの各船舶用推進デバイスごとに、前記操舵軸の周りの前記推進器のステアリング角、前記出力シャフトと前記推進器との間における前記トルク伝達の方向、及び、前記エンジン速度を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記複数の船舶用推進デバイスは、複数のスターンドライブを有する、請求項7に記載のシステム。
- 座標変換アルゴリズムを用いて、前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを、前記コントローラが前記複数のスラストコマンドを計算するために用いることができる船舶フレームワーク誤差データに変換する変換モジュールをさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記対象物に対するさらなる相対位置及び方位データを提供する前記船舶上の少なくとも1つのさらなる近接センサをさらに備え、前記選択された位置及び前記選択された方向に前記船舶を戻すように要求される前記複数のスラストコマンドを計算する前に、前記コントローラは、全ての近接センサからの前記相対位置及び方位データを把握する、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
- 選択された位置及び選択された方向で水域内の船舶を維持するための方法であって、
入力を受け取って、前記船舶の制御システムのステーション維持モードを開始する段階と、
グローバルポジショニングシステム(GPS)を用いて前記船舶の地球上の位置及び船首方位を取得する段階と、
前記船舶上の近接センサを用いて、前記船舶の所与の範囲内に対象物があるか否かを決定する段階と、
前記船舶の前記所与の範囲内に前記対象物があることに応答して、前記近接センサを用いて前記対象物に対する前記船舶の相対位置及び方位を取得する段階と、
前記船舶の前記所与の範囲内に前記対象物があることに応答して、その後、前記近接センサからの相対位置及び方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が後に動いたか否かを決定する段階と、
前記選択された位置及び前記選択された方向に前記船舶を戻す複数のスラストコマンドを計算する段階と、
前記複数のスラストコマンドを船舶用推進システムに出力する段階であって、前記船舶用推進システムが、前記複数のスラストコマンドを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向に前記船舶を再配置する、段階と
を備える方法。 - 前記船舶の前記所与の範囲内に前記対象物がないことに応答して、その後、前記GPSからの地球上の位置及び船首方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が後に動いたか否かを決定する段階と、
前記選択された位置及び前記選択された方向と、実際の位置及び実際の方向との間の差を用いて、前記複数のスラストコマンドを計算する段階であって、必要に応じて、前記相対位置及び方位データ、又は、前記地球上の位置及び船首方位データから前記差が決定される、段階と
を更に備える、請求項11に記載の方法。 - 前記ステーション維持モードの開始時に、前記船舶の前記所与の範囲内に前記対象物があることに応答して、前記相対位置及び前記方位を、前記選択された位置及び前記選択された方向として設定する段階をさらに備える、請求項12に記載の方法。
- 前記相対位置及び方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いたか否かを決定している間、前記GPSからの前記地球上の位置及び船首方位データを利用して、前記近接センサが動作可能であることを確認する段階をさらに備える、請求項13に記載の方法。
- 前記相対位置及び方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いたか否かを決定している間、前記GPSからの前記地球上の位置及び船首方位データを利用して、前記対象物が動いているか否かを決定する段階をさらに備える、請求項12から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステーション維持モードの開始時に、前記船舶の前記所与の範囲内に前記対象物がないことに応答して、前記地球上の位置及び前記船首方位を、前記選択された位置及び前記選択された方向として設定する段階をさらに備える、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記所与の範囲内に前記対象物がないと決定した後であって、かつ、前記地球上の位置及び船首方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いたか否かを決定している間、前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを無視する段階をさらに備える、請求項16に記載の方法。
- 前記所与の範囲内に前記対象物がないことを決定した後、かつ、前記地球上の位置及び船首方位データを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いたか否かを決定する間、前記近接センサを用いて、前記対象物からの予め定められた距離内に前記船舶が後に来たか否かを検出する段階と、
前記対象物からの前記予め定められた距離内に前記船舶がある場合、前記相対位置及び方位データを前記地球上の位置及び船首方位データにフィルタリングして、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いたか否かを決定する段階と
をさらに備える、請求項16又は17に記載の方法。 - 前記対象物に対するさらなる相対位置及び方位データを提供する前記船舶上の少なくとも1つのさらなる近接センサを用いて、前記選択された位置及び前記選択された方向に前記船舶を戻す前記複数のスラストコマンドを計算する前に、全ての近接センサからの前記相対位置及び方位データを把握する段階をさらに備える、請求項11から18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のスラストコマンドを計算する前に、前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを船舶フレームワーク誤差データに変換する段階をさらに備える、請求項11から19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記GPSからの前記地球上の位置及び船首方位データを用いているときよりも、前記近接センサからの前記相対位置及び方位データを用いているときに、より積極的な複数のスラストコマンドを出力して、前記選択された位置及び前記選択された方向のうちの一方又は両方から前記船舶が動いた否かを決定する段階をさらに備える、請求項12から20のいずれか一項に記載の方法。
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