NO333567B1 - Fremgangsmate og system for maritim, hoyhastighets bredbandskommunikasjonsnettverk-oppbygging - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og system for å tilveiebringe et integrert langdistanse, høykapasitets kommunikasjonssystem mellom flere parter involvert i maritime samtidige operasjoner (SIMOPS-operasjoner). Fremgangsmåten og systemet benytter smale lobefase-styringsantenner som er styrbare i både asimut og elevasjon gjennom softwarestyring.

Description

Fremgangsmåte og system for maritim, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk-oppbygging

Oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for å sette opp et maritimt, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk mellom flere enheter, i samsvar med innledningen til patentkrav 1.

Oppfinnelsen gjelder også et integrert høyhastighets bredbåndskommunikasjonssystem for bruk mellom flere enheter, i samsvar med innledningen til patentkrav 25.

Bakgrunn

I maritime samtidige operasjoner (maritime Simultaneous Operations (SIMOPS)), er effektiv og sikker kommunikasjon mellom de involverte partene veldig viktig. Kommunikasjonssystemer som brukes i dag er hovedsakelig standard VHF og satellittkommunikasjon som må koordineres mellom partene før operasjonen. VHF-kommunikasjon er en dokumentert metode for talekommunikasjon, men støtter ikke de høye dataratene som er nødvendige i komplekse operasjoner omfattende dynamiske posisjoneringssystemer, elektroniske kartsystemer (ECS, ECDIS) og datastyrte beslutningsstøttesystemer. Satellittkommunikasjon kan støtte høye datarater, men introduserer ofte uønsket forsinkelse i kommunikasjonskjeden. Dagens komplekse maritime samtidige operasjoner krever et skreddersydd langdistanse, høyhastighets datakommunikasjonssystem med neglisjerbar tidsforsinkelse for å integrere et stort antall datakommunikasjonskilder og med støtte for direktesendt video fra partene som er involvert.

Hyllevare bredbåndsnettverk er ikke spesielt egnet for miljøer for maritime samtidige operasjoner på grunn av kort rekkevidde og lav mostand mot interferens. Kapasiteten til slike nettverk er også for lav til å støtte de krevende applikasjonene som finnes i maritime samtidige operasjoner. Slike enheter er videre ikke optimalisert for overføring over sjø, hvilket kan forringe deres funksjonsevne betydelig.

GB2448510 A beskriver en radiofrekvens-kommunikasjonsmetode, anordning eller system som omfatter en første antenne som overfører informasjon angående dens posisjon til en andre antenne som mottar nevnte informasjon og bruker denne til å innrette en retningsstyrt strålings-stråle fra den andre antennen mot posisjonen til den første antenne. Publikasjonen beskriver et lobeinnrettende system basert på å svitsje antenner mellom rundtstrålende antenner som overfører posisjonsinformasjon og høydirektive antenner som brukes for kommunikasjonsformål. Selv om innretting oppnås, er den todelte antennetilnærmingen kompleks og kostbar. Bruken av rundtstrålende antenner vil også begrense systemets rekkevidde ettersom de har null antenneforsterkning. Selv om overføringshastigheten senkes for å løse dette problemet vil dette systemet aldri fungere like godt som et system med høy antenneforsterkning for både posisjons- og dataoverføring.

US2005176372A beskriver et høyintegrert og pålitelig arkitektonisk radiosystem for maritime anvendelse. Spesielt er US2005176372A relatert til et trådløst, ulisensiert båndradiosystem for bruk i maritime applikasjoner som omfatter tre sektorantenner som tilveiebringer et minimum på 120 grader dekning (3 dB-punkt) som kombineres til å oppnå en kontinuerlig dekning. Publikasjonen beskriver bruken av standard WLAN-utstyr i en konfigurasjon hvor separate enheter brukes for å dekke separate sektorer. Standard WLAN-utstyr er ikke særlig egnet for åpne sjøbaner hvor sjørefleksjoner vil bidra til dype nuller, lavt signal-/støy-forhold og system-interferensproblemer mellom systemer. Standard WLAN-utstyr har videre redusert kapasitet når flere brukere er logget på det samme nettverket. Ettersom refleksjoner og interferenssignaler er forventet i maritime miljøer, vil standard WLAN-tilnærming vanligvis ikke møte de strenge kravene i maritime samtidige operasjoner.

US2002169527 beskriver en fremgangsmåte og et system for et marint fartøysporingssystem. Spesielt er US2002169527 relatert til automatiske marine skipsporingssystemer og fremgangsmåter. Enda mer spesielt så er denne publikasjonen relatert til skipssporingssystemer og fremgangsmåter for nøyaktig overvåkning av bevegelsen til maritime skip ved benyttelse av et begrenset antall overføringer fra de maritime skipene. Publikasjonen beskriver et enkelt sporings-system basert på globale posisjoneringssystemer og trådløs overføring av posisjonsdata til en sentral styringsenhet. Fartøyene rapporterer bare når en betydelig endring i posisjon fra siste rapport er observert. Styringsenheten ekstrapolerer posisjonsdataene og kan bestemme posisjonen til fartøyet med en høy nøyaktighet. Det beskrevne systemet er ikke tilstrekkelig for posisjonsdataraten som trengs i maritime samtidige operasjoner. Ettersom maritime samtidige operasjoner erkarakterisert vedat fartøyer og andre strukturer er nært opptil hverandre, må posisjonsoppdateringene foregå i sanntid. Datakapasitet og hastighet er derfor veldig viktig for å unngå kollisjoner mellom fartøy. Kommunikasjon i maritime samtidige operasjoner må i tillegg være virtuell, hvilket vil bli beskrevet i den foreliggende oppfinnelsen.

US2006276992 beskriver et segmentert antennesystem for offshore radionettverk og en fremgangsmåte for bruk av det samme. Spesielt er US2006276992 relatert til et radionettverk, og enda mer spesielt til et segmentert antennesystem for et offshore radionettverk brukt i maritim seismisk kartlegging. Publikasjonen beskriver antennelobestyring gjennom å svitsje fysiske antenner anordnet i en sirkel for å oppnå full asimutdekning. Bruken av mange fysiske antenne-enheter med faste antennelober gir en statisk løsning. Dersom antenneelementer velges gjennom releer vil noe effekt bli tapt i svitsjearrangementet. Bruken av releer medfører mer vedlikehold og lang driftsstans. Videre vil et slikt antennearrangement ikke tillate elevasjonsstyring av antenne loben. Siden elevasjon er veldig viktig dersom det er hindre i overføringsbanen, er dette tydelig en dårlig løsning sammenlignet med et dynamisk styringssystem som dekker både asimut og elevasjon.

US2004229652 beskriver koordinering av stråledannelse i trådløse kommunikasjonssystemer. US2004229652 er spesielt relatert til en fremgangsmåte og et system for koordinering av bruken av stråledannelse mellom to kommuniserende parter i et trådløst kommunikasjonssystem. Denne publikasjonen er basert på måling av lobepekefeil og reduksjon av den i trinn inntil pekefeilen er minimert. Det er imidlertid ikke beskrevet hvordan feilen innledningsvis er målt. I grunn er denne publikasjonen en enkel tilnærming for å redusere en kjent pekefeil. Systemet benytter både rundtstrålende og direktive antenner og er derfor en kompleks løsning.

US 2011032149 Al beskriver system og fremgangsmåte for antenneoptimering innenfor bred-båndet trådløskommunikasjon. Først og fremst er denne publikasjonen rettet mot system og fremgangsmåter for levering av datainnhold over ulisensiert radiofrekvensspektrum mellom luftbårne plattformer og overflate-basestasjoner. Det er videre beskrevet systemer og fremgangsmåter for antenneoptimalisering mellom en luftbåren plattform og en landbasestasjon.

YOUNG BUM KIM et al."Application scenarios of nautical ad-hoc network for maritime communications", Inha University, Rep. of Korea, IEEE, Oceans 2009, 26. Oet. 2009, beskriver på generell basis sammenkobling av kommunikasjonsnettverk med kjent teknologi på sambandsnivå. Publikasjonen beskriver hvordan kjente kommunikasjonssystemer som MF/HF-, VHF-, Satellitt-, punkt-til-punkt radiolinjer, GSM-, LTE-, WiFi- og WiMax-systemer kan kobles sammen for å oppnå kommunikasjon over lengre avstander eller med høyere datarater enn det hvert system selv er i stand til i et maritimt miljø. Det beskrives tre hovedscenarioer med bruk av eksisterende systemer knyttet til landkommunikasjon, sjø-landkommunikasjon og kommunikasjon på åpent hav. Framstillingen er en ren generisk beskrivelse av hvordan etablerte og kjente systemer kan sammenkobles og styres på sambandsnivå.

Følgelig eksisterer det ikke systemer eller fremgangsmåter som møter de spesielle og strenge kravene som gjelder for maritime samtidige operasjoner.

Formål

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som løser de ovenfor nevnte ulempene ved kjent teknikk.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for å tilveiebringe et maritimt, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et pålitelig, trådløst, langdistanse, høyhastighets datakommunikasjonsnettverk for bruk i maritime samtidige operasjoner.

Et annet formål er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som tilveiebringer økt trygghet og sikkerhet for en operasjon ved å introdusere høyhastighets dataoverføring fra alle tilgjengelige sensorer.

Det er videre et formål å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som er mindre komplekst enn tidligere kjente systemer ved å bruke smale lobefase-styringsantenner som er styrbare i både asimut og elevasjon gjennom softwarestyring.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som tilveiebringer aktiv overvåkning av kommunikasjonskanaler som brukes og er innrettet for å bruke bare ledige kanaler for å unngå interferens mot andre systemer.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for aktiv kompensering av strålestyringsalgoritmer med hensyn til fartøybevegelser.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system innrettet for å bruke posisjonsdata, så som globale posisjoneringssystem-data, for å styre driftsparametere for systemer.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system innrettet for å sjekke posisjonsdata med posisjoner ervervet gjennom målinger av strålevinkler og overføringstid for meldinger mellom to enheter.

Endelig er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for lokal generering av differensielle korreksjonssignaler for globale posisjoneringssystemer som kan benyttes av enhver enhet i nettverket.

Oppfinnelsen

En fremgangsmåte for å sette opp et maritimt, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten er angitt i patentkravene 2-24.

Et integrert maritimt, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 25. Fordelaktige trekk ved systemet er angitt i patentkravene 26-36.

Den foreliggende oppfinnelsen er en ny tilnærming for et integrert langdistanse, høykapasitets kommunikasjonssystem mellom flere parter, så som fartøyer og enheter, involvert i maritime samtidige operasjoner.

Maritime samtidige operasjoner er beskrevet som samtidige maritime aktiviteter som har et potensiale for farlig innblanding med hverandre. Når to eller flere fartøyer arbeider sammen vil det alltid være en sannsynlighet for uønskede hendelser eller sett av omstendigheter som reduserer sikkerheten, gjør skade på miljøet eller skade på eiendeler. Maritime samtidige operasjoner kan typisk omfatte, men er ikke begrenset til:

- et fartøy som utfører en ikke-rutineoperasjon innenfor en installasjons sikkerhetssone,

- arbeid på undervannskabler, stigerør eller forbindelsesledninger,

- feltutbygging med flere fartøyer og entreprenører.

Fartøyer omfatter eksempelvis dykkerstøttefartøyer, tungløftsfartøyer, forsyningsfartøyer, lektere, rør- og kabellegging, boliger, seismiske- og kartleggingsfartøyer, fjernstyrte undervanns-fartøy og fartøyer som opererer i dynamisk posisjoneringsmodus. Installasjoner dekker eksempelvis faste og flytende produksjonsplattformer, borerigger, dynamisk posisjonerings-produksjonsenheter, flytende produksjonslager og losseenheter (Floating Production, Storage and Offloading (FPSO)) og flytende produksjonsenheter (Floating production unit (FPU)).

Maritime samtidige operasjoner involverer ofte mange selskaper (eiere, entreprenører, under-entreprenører, leverandører), store tverrfaglige arbeidsflater og et stort antall daglige, 24-timers, rutine og ikke-rutine konstruksjons- og ferdigstillelsesaktiviteter.

Følgelig omfatter maritime samtidige operasjoner flere typer fartøyer og faste installasjoner i samarbeid for å oppnå et felles mål gjennom utføring av en eller flere operasjoner/oppgaver. For å kunne utføre operasjonene/oppgavene med høy sikkerhet og effektivitet kreves et felles kommunikasjonsnettverk med høy kapasitet. Flere kommunikasjonsmetoder eksisterer allerede, men ingen av dem har tilstrekkelig kapasitet, rekkevidde og sikkerhet for de krevende kravene til maritime samtidige operasjoner.

Tidligere kjente systemer og fremgangsmåter innehar ikke tilstrekkelig hastighet eller rekkevidde for overføring av det datavolumet som er nødvendig for avanserte maritime samtidige operasjoner som omfatter flere fartøyer, luftbårne enheter og faste installasjoner i et maritimt miljø. Kjent teknikk, som WLAN-utstyr, har kort rekkevidde, er ikke optimalisert for overføring over sjøen og har redusert kapasitet når mer enn en enhet benytter nettverket.

Den foreliggende oppfinnelsen presenterer en betydelig forbedring over kjent teknikk hva gjelder lobestyring. Selv om fasestyrte antenner er godt kjent i litteraturen gjør den foreliggende oppfinnelsen det mulig å tilveiebringe antennelober med langt smalere åpningsvinkel enn beskrevet i kjent teknikk. Ved benyttelse av innovativ teknologi og avansert signalprosessering har åpningsvinkler på +/- 4 grader blitt realisert.

Pekevinkelen kan videre kontrolleres både i asimut og elevasjon ned til graders nøyaktighet gjennom softwarestyring alene. Styringen av strålen både i asimut og elevasjon er en forutsetning for å oppnå best mulig ytelse, et fakta som så langt ikke er beskrevet i tidligere kjente publikasjoner.

Karakteristikkene høy hastighet og lang rekkevidde i den foreliggende oppfinnelsen muliggjør overføring av et stort datavolum i maritime samtidige operasjoner. Integrering av den foreliggende oppfinnelsen i et miljø for maritime samtidige operasjoner vil øke datatilgjengelighet og bruken av felles kart, videooverføringer, databaser og avanserte beslutningsstøttesystemer. Den foreliggende oppfinnelsen vil videre bidra til økt flyt og deling av sensordata fra alle brukere involvert i maritime samtidige operasjoner. Bruk av den foreliggende oppfinnelsen i maritime samtidige operasjoner vil betydelig bidra til økt trygghet og sikkerhet for alle enheter som er involvert.

Kjent teknikk feiler i å tilveiebringe et kommunikasjonssystem med høy grad av integrasjon og et felles brukergrensesnitt.

Et bredbåndskommunikasjonssystem i samsvar med oppfinnelsen vil omfatte et kommunikasjonssystem omfattende en eller flere av de følgende trekkene:

• talekommunikasjon,

• datakommunikasjon,

• sanntids videooverføring,

• lagring av data/informasjon,

• brukergrensesnitt,

• brukerstyringsenhet,

• brukergrensesnitt for data/informasjon,

• integrert meldingssystem,

• midler for økt motstand mot interferens og blokkering,

• midler for enkel installasjon og drift,

• loggefasiliteter - avspilling av kritiske hendelser,

• midler for generering av inputdata for simulerings- og treningsformål,

• grensesnitt mot andre kommunikasjonssystemer for overføring av vitale data til driftssentraler og hovedkvarter,

• etc.

Alle enheter må være i stand til å snakke med hverandre enten via ordinære telefonsystemer eller gjennom høyttalertelefoner. Konferansefasiliteter er essensielle.

For datakommunikasjon er høyhastighets- og høykapasitets-datakanaler essensielle for å kunne overføre posisjonsdata, så som dynamisk posisjoneringsinformasjon, måledata og prosessdata mellom enhetene. Data må være tilgjengelig for brukeren i et integrert brukergrensesnitt som viser statusinformasjon, plandata, timeplaner, tegninger, operasjonsstøttedata, samt søk i databaser, etc.

Data fra videokameraer ombord de ulike enhetene bør være tilgjengelig for alle enheter involvert i en operasjon.

Det er nødvendig å tilveiebringe lagring av data/informasjon for å kunne evaluere arbeids-prosesser og hendelser etter at operasjonen er fullført. All kommunikasjonsdata omfattende tale, data, video, operasjonsdata, etc, bør lagres for senere gjennomgang og evaluering.

Kommunikasjonssystemet må være konfigurerbart fra et brukergrensesnitt. Konfigurasjonen må være enkel å endre for å gjenspeile de gjeldende operasjonsbehovene. Lagringsfunksjonalitet må også defineres i konfigurasjonen av systemet.

Posisjon, rekkevidde, kapasitet og overføringshastighet er de viktigste parameterne for kommunikasjonssystemet. Ettersom overføring over sjøen på ingen måte er triviell pga. refleksjoner fra overflaten, dukting og andre overføringsfenomen, må kommunikasjonssystemet være optimalisert med hensyn på disse effektene. Vanlige bredbåndsmodem som opererer ved UHF/SHF har enten ikke tilstrekkelig kapasitet eller rekkevidde for å møte kravene for maritime samtidige operasjoner som typisk er 10 Mbit/sek ved 5 km rekkevidde.

Et kommunikasjonssystem i samsvar med oppfinnelsen løser disse begrensningene ved ordinært brebåndsutstyr (WLAN) ved bruk av smale lobefase-styringsantenner som gir veldige smale og styrbare antennelober sammen med unik modulering og dataoverførings-styringsmetoder for å optimalisere overføringshastighet og rekkevidde.

En vesentlig fordel med den foreslåtte oppfinnelsen er at antennesystemet er fast og inneholder ingen bevegelige deler. Dette gjør antennemonteringen svært enkel og reduserer antennevedlikehold til et minimum.

Kommunikasjonssystemet i samsvar med oppfinnelsen er innrettet for en eller flere av de følgende basisoperasjonene: • alle digitale datakilder på et fartøy har et grensesnitt mot kommunikasjonssystemet gjennom en grensesnittenhet. Grensesnittstandarder vil typisk være datagrensesnitt som RS 232, RS 422, USB og lignende, • grensesnittenheten kobles til en brukerstyringsenhet innrettet for å ta hånd om datakanalsvitsjing, multipleksing, brukergrensesnittet og grensesnitt mot radiosystemet, • brukerstyringsenheten styrer dataoverføring til radiosystem og forsyner inputdata for drift av radioen, dvs. effektnivåer, antennelobe-styringskontroll, adressering eller brukere, etc.

Alle brukere som er involvert i den maritime samtidige operasjonen har fortrinnsvis den samme typen utstyr for å kunne være en del av kommunikasjonsnettverket, heretter beskrevet som en

brukerenhet. En brukerenhet kan defineres som en master-brukerenhet. En master-brukerenhet vil være innrettet for å konfigurere de andre brukerenhetene til å operere i nettverket i samsvar med en valgt konfigurasjon.

Kommunikasjonsnettverket vil fungere som et integrert og intelligent nettverk som setter opp de valgte kommunikasjonsbanene og forsyner data fra relevante kilder til valgte brukere.

Brukerstyringsenheten er innrettet for å presentere data på et integrert brukergrensesnitt som er det samme for alle brukere.

Brukerstyringsenheten er videre innrettet til å distribuere statusdata, bilder fra operasjoner eller videooverføring og presentere informasjonen i det samme brukergrensesnittet. Typiske videopresentasjoner vil være data fra sensorer, dynamisk posisjoneringsdata, videooverføring og posisjonsdata for alle fartøyer som er involvert i operasjonen.

Brukerstyringsenheten kan også innrettes til å motta annen relevant datainput, så som sjøtilstandsdata som bølgehøyder og drivparametere, eller oppdaterte meteorologiske data og meteorologiske værvarsel. Differensielle globale posisjoneringssystemdata (Differential Global Positioning System (DGPS)) eller lokale korreksjonsdata for forbedret posisjonsnøyaktighet kan også inkluderes.

Brukerstyringsenheten er videre fortrinnsvis forsynt med lagringsmidler, eksempelvis i form av databaser, for lagring av all relevant informasjon som skal brukes i den maritime samtidige operasjonen. Typisk informasjon vil være arbeidsplaner, oppdaterte tidsplaner, meteorologisk informasjon, arbeidsordre, navigasjonsdata, elektroniske kart, radarinformasjon, undervannsinfrastruktur, alarmer, etc. All informasjon relevant for den spesifikke maritime samtidige operasjonen bør være tilgjengelig i databasene for å tilveiebringe personell på alle nivåer med et effektivt og kraftfullt verktøy for å kjøre operasjonen på en så sikker og effektiv måte som mulig.

For å forbedre tiden som brukes for å ta avgjørelser i tilfelle problemer kan også et intelligent beslutningsstøttesystem være integrert i brukerstyringsenheten for å tilveiebringe råd til løsninger.

Maritime samtidige operasjoner vil utføres med et antall fartøyer som er opptil mer enn 5 km fra hverandre. For å kunne oppnå høyhastighets datakapasitet over sjøen vil det være nødvendig å benytte veldig smale antennelober for å ha maksimal antenneforsterkning. Kommunikasjonssystemet er følgelig forsynt med smale lobefase-styringsantenner og vil i et initialt oppsett skanne horisonten for alle brukere. Brukeridentifikasjon og posisjon vil bli lagret for fremtidig bruk slik at antennelobene på hvert fartøy raskt kan styres til korrekt posisjon.

Ettersom fartøyene beveger seg vil et oppdatert skann for nye posisjoner bli utført. Kommunikasjonssystemet vil for dette omfatte en database over alle enheter og deres posisjon.

Dersom overføringsbetingelsene forringes pga. lang rekkevidde, refleksjonsproblemer eller høyt fuktighetsinnhold i overføringsbanen vil kommunikasjonssystemet automatisk detektere forringelsen og kompensere ved å øke overføringseffekten eller redusere overføringshastigheten.

Kommunikasjonssystemet er innrettet til å tilpasses til ulike overføringsbetingelser og ved enhver tid optimalisere hastighet og rekkevidde.

Kommunikasjonssystemet omfatter videre et integrert meldingssystem innrettet for overføring av skrevne meldinger eller epost mellom alle involverte brukere.

En annen implementering av kommunikasjonssystemet er å bruke maskenettverk-systemarkitektur. Maskenettverk er et sterkt automatisk nettverk som tilpasser seg selv til ulike driftsbetingelser basert på et sett av parametere som instruerer nettverket hvordan det skal opptre under ulike omstendigheter. Hver node i nettverket har en unik identitet og videresendingsmekanisme. Overføring av data er basert på videresending av data mellom noder som kan nå hverandre. Noder som normalt ikke kan kommunisere på grunn av lang avstand eller dårlig overføringskvalitet kan nå kommunisere gjennom å overføre data fra en node til en annen, dermed danner en overføringsbane som kan telle flere noder. Begrensninger på grunn av lange overføringsbaner kan dermed enkelt løses. Maskenettverket kan utformes med en masterstasjon som er ansvarlig for programmering av alle parametere i systemet, eller nettverket kan utformes til å være fullstendig automatisk.

En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen for å sette opp et maritimt, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk kan oppsummeres i de følgende trinnene: a) hver bruker utfører, ved hjelp av en fase-styringsantenne som genererer en smal lobe, et dynamisk skann av horisonten for andre brukere eller utsteder en spørremelding og spør om flere brukere er operative og hva posisjon, retning og hastighet, samt brukeridentifikasjon er,

b) danne et nettverk via hvilket brukerne kan kommunisere direkte med hverandre ved at hver bruker setter opp en database omfattende operative brukere og deres posisjon, retning og

hastighet,

c) måle signalstyrke, signal-/støyforhold, kommunikasjonskvalitet og andre overføringsparametere, så som bitfeilfrekvens og retransmisjonsrate, samt beregning av

optimaliserte overføringsparametere, direkte fra en bruker til en annen bruker,

d) dynamisk optimalisering av retningen for den smale loben til fase-styringsantennen i både asimut og elevasjon for best mulig kommunikasjonskvalitet for hver bruker direkte til de

respektive andre brukerne,

e) dynamisk styre fase-styringsantennene for brukere som kommuniserer direkte med hverandre basert på optimale overføringsparametere fra trinn c) og dynamisk optimaliserte

loberetninger for antennen fra trinn d) for å oppnå høy forsterkning i både asimut og elevasjon for de genererte smale lobene,

f) ved forhåndsdefinerte perioder gjenta trinnene a)-e). Trinn a) omfatter at brukerenheter søker både i asimut og elevasjon for å dekke alle mulige overføringsbaner, eksempelvis 180 grader

i asimut og 90 grader i elevasjon.

Trinn e) omfatter å øke overføringseffekt eller redusere overføringshastighet for å oppnå optimale overføringsparametere.

Trinn e) omfatter styring av antennens stråle til en retning som har høyest energiinnhold. Trinn e) omfatter å danne antennestrålen ved å individuelt styre fasen til hvert enkelt antenneelement i den smale lobefase-styringsantennen. Ettersom elementfasingen kan styres i software, er det en mulighet å danne dype nuller, så vel som smale stråler. Dype nuller kan brukes for undertrykking av interferens i en ønsket retning, derigjennom betydelig undertrykke interferenskilder og maksimere signal-/støy-forhold. Ettersom softwarestyring muliggjør stråledannelse med individuelle former gjør denne fremgangsmåten det mulig å skreddersy retningsdiagram for antennen til den mest egnede formen for den aktuelle applikasjonen. Som et eksempel kan antennesystemet generere to hovedlober i ulike retninger for å simultant kommunisere med to andre parter.

Følgelig er ved optimaliserte overføringsparametere ment optimalisert hastighet, rekkevidde, overføringseffekt og stråledannelse for å oppnå så høy kommunikasjonskvalitet som mulig.

Fremgangsmåten omfatter videre utveksling av data og informasjon mellom de respektive brukerne ved hjelp av softwarestyrt arkitektur: punkt til punkt, punkt til multipunkt eller maskenettverk. Fremgangsmåten kan også omfatte kombinering av de ulike arkitekturene dersom punkt til punkt ikke er mulig, ved å sette opp et maskenettverk for å nå enheter som ikke er tilgjengelig gjennom punkt til punkt.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis identitetssjekk eller koding/dekoding av signaler. For eksempel vil man i et maskenettverk trenge identifikasjon av enheter og tilbakemeldinger om status for hver av enhetene til den forrige enheten.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis trinn for begrenset informasjons-/dataflyt. Meldinger kan prioriteres slik at separate meldinger kan merkes med prioritetsflagg, eksempelvis HØY PRIORITET, medium prioritet eller lav prioritet, og dermed kan prosesseres før andre meldinger. Systemet åpner for dette ved at meldinger kan lagres og prioriteres før de videresendes i nettverket. Typisk vil meldinger angående fare, skade av personell og skader på utstyr prioriteres foran andre meldinger.

Fremgangsmåten omfatter videre at dersom kommunikasjonskvaliteten er lav, prioriteres meldinger i samsvar med det ovenfor beskrevne prioritetsflagget for å sikre at viktige meldinger prioriteres. Posisjonsdata er spesielt viktig når avstanden mellom flere brukere er liten, slik at det da er viktig at meldinger som involverer målte avstander, eksempelvis fra globale posisjoneringssystemer, radar eller andre systemer, prioriteres.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis aktiv overvåkning av kommunikasjonskanaler i bruk og bruk av bare ledige kanaler for å unngå interferens mot andre systemer. Denne tilnærmingen kalles kognitiv kommunikasjon og er gjort tilgjengelig gjennom å introdusere sofistikert overvåkning og beslutningsalgoritmer i systemet i samsvar med oppfinnelsen. Systemet vil dermed kontinuerlig overvåke ledige kanaler og bare bruke kanaler som er ledig til enhver tid.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis aktiv kompensering av strålestyringsalgoritmer med hensyn til fartøyets bevegelse. Ettersom antennesystemet normalt er festet til fartøy-strukturen vil antennestrålen bli påvirket av fartøybevegelsen i minst tre akser, dvs. rull, stamp og hiv. Ved å benytte en bevegelsessensor, så som søkerens MRU (Motion Reference Unit), vil det være mulig å kompensere for denne bevegelsen av strålen direkte ved hjelp av systemsoftwaren. Data om rull-, stamp- og hivbevegelser overføres fra bevegelsessensoren til styringssoftwaren for antennestrålen for å opprettholde en korrekt antennelobeposisjon i både asimut og elevasjon.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis bruk av posisjonsdata, så som globale posisjoneringssystemdata, for å styre driftsparameterne til systemet. Ettersom frekvenser og effektnivåer kan være avhengig av den geografiske posisjonen til fartøyet kan posisjonsdata brukes som input til systemet for å sette de avhengige parameterne i samsvar med den nåværende geografiske posisjonen. Fartøyet kan derfor beveges seg mellom ulike geografiske posisjoner og automatisk svitsje til tillatte frekvenser og effektnivåer og andre geografiske parametere tillatt i det aktuelle geografiske området.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis å sjekke posisjonsdata med posisjoner ervervet gjennom måling av strålevinkler og overføringstid av meldinger mellom to brukere. Den første brukeren utsteder en spesiell posisjonsforespørsel og spør etter den andre brukerens posisjon. Svaret overføres til den første brukeren etter en kontrollert forsinkelse i den andre brukeren. Når meldingen mottas ved den første brukeren beregnes automatisk avstand og retning for den andre brukeren og de sammenlignes med posisjonsdataene. Den første brukeren har nå to ulike estimater for posisjonen til den andre brukeren og kan bestemme den korrekte posisjonen med høyere integritet enn gjennom bare å ha en posisjonsrapport.

Fremgangsmåten omfatter videre fortrinnsvis lokal generering av differensielle korreksjonssignaler for posisjonsmidler, så som globale posisjoneringssystemer, som kan brukes av enhver bruker i nettverket. Dette vil tilveiebringe høyere nøyaktighet for posisjonsrapportane enn hva som kan oppnås med eksempelvis globale posisjoneringssystemer alene, eller av enhver differensiell tjeneste i området.

Fremgangsmåten omfatter videre oppdatering av brukergrensesnittet med mottatte data innenfor forhåndsdefinerte perioder.

Systemet og fremgangsmåten tilveiebringer følgelig de følgende innovasjoner over kjent teknikk:

• høyhastighets og høykapasitets dataoverføring over lange sjøveier,

• softwarestyrt lobedannelse,

• softwarestyrt adaptive lobestyring,

• høynivå sensorintegrasjon,

• softwarestyrt arkitektur, punkt til punkt, punkt til multipunkt, maskenettverk,

• posisjonsavhengige parametere,

• fast antenne - ingen bevegelige deler,

• kognitivt kanalvalg og administrasjon,

• posisjonsstyring gjennom sammenligning av globale posisjoneringssystemposisjoner med stråleretninger og overføringstidsmålinger, og

• automatisk prioritetshåndtering.

Ytterligere fordelaktige trekk og fordelaktige detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende eksempelbeskrivelsen.

Eksempel

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor:

Figur 1 viser en illustrativ tegning av bruken av oppfinnelsen, og

Figur 2 viser detaljer ved en brukerenhet i samsvar med oppfinnelsen.

Henvisning er nå gjort til Figur 1 som viser en illustrativ tegning av den foreliggende oppfinnelsen. Figuren illustrerer en typisk situasjon i en maritim samtidig operasjon, hvor flere brukere 11 i form av fartøyer, fly, helikoptre, plattformer eller lignende samarbeider i en operasjon. I eksempelet er det vist fire fartøyer som samarbeider med en plattform og et helikopter.

Oppfinnelsen er spesielt relatert til et kommunikasjonssystem som tilveiebringer et maritimt, høyhastighets bredbåndskommunikasjonsnettverk mellom brukerne. Kommunikasjonssystemet tilveiebringer videre et pålitelig, trådløst langdistanse, høyhastighets datakommunikasjonsnettverk for bruk i maritime samtidige operasjoner. Kommunikasjonssystemet tilveiebringer også økt trygghet og sikkerhet for den maritime samtidige operasjonen gjennom introduksjon av høyhastighets dataoverføring fra alle tilgjengelige sensorer.

Kommunikasjonssystemet omfatter for dette brukerenheter 100 som er anordnet til hver bruker 11. Brukerenhetene 100 er fortrinnsvis de samme for alle brukerne 11, hvilke brukerenheter 100 er innrettet for å danne et nettverk 110 via hvilket de kan kommunisere med hverandre.

Henvisning er nå gjort til Figur 2 som viser detaljer ved brukerenhet 100 i samsvar med oppfinnelsen. Brukerenheten 100 omfatter en brukerstyringsenhet 101 som har internt og/eller eksternt minne for lagring av data/informasjon, så som en database, kommunikasjonsmidler 102, en grensesnittenhet 103 og et brukergrensesnitt 104. Grensesnittenheten 103, kommunikasjonsmidlene 102 og brukergrensesnittet 104 er koblet til brukerstyringsenheten 101.

Kommunikasjonsmidlene 102 omfatter fortrinnsvis et radiosystem 105 og en smal lobefase-styringsantenne 106. Bruken av smale lobefase-styringsantenner 106 tilveiebringer smale og styrbare antennelober som sammen med unik modulering og dataoverførings-styringsmetoder kan brukes for å optimalisere overføringshastighet og rekkevidde.

En fremgangsmåte for optimalisering av stråleretning for de smale lobefase-styringsantennene 106 vil nå bli beskrevet. Brukerenheten 100 går inn i et søkemodus, i hvilket brukerenheten 100 overfører et forhåndsdefinert, lavhastighets identifiseringssignal og spør etter en respons fra andre brukerenheter 100. Når andre brukerenheter 100 detekterer identitetssignalet responderer de ved å overføre deres egen identitet og posisjon. Brukerenhetene 100 bygger så en database over aktive brukerenheter 100 og deres posisjon for fremtidig bruk. Brukerenheten 100 som søker vil fortrinnsvis søke 180 grader asimut og 90 grader elevasjon, derigjennom dekker alle mulige tilgjengelige overføringsbaner. Ved å ha informasjon om aktive brukerenheter 100 og deres posisjon kan brukerenheten 100 nå velge den optimale strålepekevinkelen og starte overføring av høyhastighetsdata. Søkemoduset er fortrinnsvis aktivert regelmessig, eksempelvis en gang hvert minutt for å ha oppdaterte brukerenheter 100 og posisjonsdata.

Ettersom den største overføringsenergien er innenfor et par Fresnelsoner rundt siktelinjen er det viktig at mesteparten av Fresnelsonene er fri for å oppnå et høyt signal-/støy-forhold. Dersom noen deler av Fresnelsonen er blokkert på grunn av et objekt, så som fartøyer eller bygninger, eller landskap i overføringsbanen, blir det avgjørende å styre strålen i retningen som har det høyeste energiinnholdet. Dette vil sannsynligvis være i en retning mot transmitteren og med noe elevasjon. Styring av strålen til den optimale elevasjonen blir derfor meget viktig. Brukerstyringsenheten 101 er forsynt med midler og/eller software for utføring av dette.

Også stråledannelse må betraktes i en applikasjon som dette, dvs. maritimt miljø. Nøyaktigheten i stråledannelse er basert på individuell styring av fasen til hvert enkelt antenneelement i den smale lobefase-styringsantennen 106. Ettersom elementfasing kan styres i software anordnet i brukerstyringsenheten 101 er det en mulighet for å danne dype nuller, så vel som smale stråler. Dype nuller kan brukes til interferensundertrykking i en ønsket retning og derigjennom betydelig undertrykke interferenskilder. Ettersom softwarestyring muliggjør stråledannelse med individuelle former gjør denne metoden det mulig å skreddersy retningsdiagrammet for antennen til den mest egnede formen for den aktuelle applikasjonen.

Grensesnittenheten 103 er videre innrettet for å innhente informasjon fra relevante kilder 107, så som informasjon eller data fra sensorer, globale posisjoneringssystemer (GPS), dynamisk posisjonering (DP), bevegelsessensorer (MRU), radar, tale, video og automatiske identifikasjonssystemer (AIS). Grensesnittenheten 103 kan også motta annen relevant datainput, så som sjøtilstandsdata som bølgehøyde og drivparametere eller oppdaterte metrologiske data og metrologiske værmeldinger. Differensielle globale posisjoneringssystemdata og lokale korreksjonsdata for forbedret posisjonsnøyaktighet kan også inkluderes.

Ettersom den smale lobefase-styringsantennen 106 vil bli montert på fartøysstrukturen vil lobe-retningen være sterkt avhengig av fartøybevegelser som rull, stamp og hiv. For å kompensere for disse bevegelsene kan en bevegelsessensor, typisk søkerens produkt MRU (Motion Reference Unit), brukes for å dynamisk kompensere for pekefeilen som introduseres av fartøyets bevegelser. Gjennom at bevegelsessensoren (MRU) samhandler med brukerenheten 100 er det mulig for brukerstyringsenheten 101 å korrigere pekeretningen i asimut og elevasjon gjennom å sende en korreksjonsmelding til lobestyringssoftwaren for å minimere enhver pekefeil.

Dataoverføringskvaliteten kan endres over tid på grunn av refleksjoner fra bevegende fartøyer eller endrende parametere som fuktighet, refleksjoner fra sjøen, dukting, etc. Den optimale pekeretningen for den smale lobefase-styringsantennen 106 kan derfor endres under slike tilstander. Parameterne som styrer pekeretningen bør derfor oppdateres kontinuerlig for å sikre optimal kommunikasjonskvalitet til enhver tid.

Kvaliteten til dataoverføringen kan defineres gjennom flere parameter, så som signalstyrke, signal-/støy-forhold, kommunikasjonskvalitet og parameter for servicekvalitet (Quality of Service (QOS)). For å sikre optimal kommunikasjonskvalitet ved enhver tilstand overvåkes disse parameterne i software i brukerstyringsenheten 101 for å optimalisere kommunikasjonskvaliteten.

En av brukerenhetene 100 kan defineres som en masterenhet. Masterenheten er innrettet til å konfigurere de andre brukerenhetene 100 i nettverket til å operere i nettverket 110 i samsvar med en valgt konfigurasjon.

Brukerstyringsenheten 101 til masterbrukerenheten 100 eller andre brukerenheter 100 er innrettet for overvåkning av overføringstilstandene som beskrevet ovenfor, og dersom overføringstilstandene forringes på grunn av lang rekkevidde, refleksjonsproblemer eller høyt luftfuktighetsinnhold i overføringsbanen, er brukerstyringsenheten 101 innrettet til å automatisk detektere forringelsen og kompensere ved å øke overføringseffekt, øke retransmisjonsrate eller redusere overføringshastighet.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet for å styre de smale lobefase-styringsantennene 106 og vil som beskrevet ovenfor utføre et innledende skann av horisonten for alle brukerenheter 100. Ettersom en eller flere brukerenheter 100 detekteres vil brukeridentifikasjon og posisjon lagres for fremtidig bruk slik at antennelober på hver bruker 11 raskt kan styres til den korrekte posisjonen. Brukerstyringsenheten 101 er videre fortrinnsvis innrettet for å utføre oppdaterings-skann ved forhåndsdefinerte intervaller eller ved nye posisjoner for en bruker 11. På denne måten vil brukerstyringsenheten 101 tilpasse seg til ulike overføringstilstander og til enhver tid optimalisere for hastighet og rekkevidde.

Brukerstyringsenheten 101 er i tillegg innrettet for styring av dataoverføring til radiosystemet 105 og innrettet for å forsyne inputdata for driften av den smale lobefase-styringsantennen, dvs. effektnivåer, antennelobe-styringskontroll, adressering, brukere, etc.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet for å presentere data/informasjon på det integrerte brukergrensesnittet 104, slik at alle enheter 100 presenterer samme data/informasjon. Presentert informasjon kan være data, bilder fra operasjoner eller videooverføring. Typiske videopresentasjoner vil være data fra sensorer, dynamisk posisjoneringsdata, bevegelsessensorer (MRU), radar, videooverføring og posisjonsdata for alle fartøyer involvert i en operasjon. Annen informasjon/data som bør være tilgjengelig på brukergrensesnittet 104 er statusinformasjon, arbeidsplaner, oppdaterte timeplaner, meteorologisk informasjon, arbeidsordre, navigasjonsdata, elektroniske kart, radarinformasjon, undervannsinfrastruktur, alarmer, etc. All informasjon som er relevant for den spesifikke maritime samtidige operasjonen bør være tilgjengelig i databasene og kan vises på brukergrensesnittet 104. På denne måten vil personell på alle nivåer tilveiebringes et effektivt og kraftfullt verktøy for å kjøre operasjonen på den sikreste og mest effektive måten som er mulig.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet får å ta hånd om datakanalsvitsjingen, multipleksing, styring av brukergrensesnittet 104 og tilveiebringelse av et grensesnitt mot kommunikasjonsmidlene 102.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet for utveksling av data og informasjon mellom de respektive brukerne 11 ved hjelp av softwarestyrt arkitektur: punkt til punkt, punkt til multipunkt eller maskenettverk. Brukerstyringsenheten 101 kan også innrettes til å kombinere de ulike arkitekturene, slik at dersom punkt til punkt ikke er mulig kan et maskenettverk innrettes for å nå enheter 11 som ikke er tilgjengelige gjennom punkt til punkt.

Brukerstyringsenheten 101 er videre forsynt med midler og/eller software for utføring av identitetssjekk eller koding/dekoding av signaler. For eksempel vil man i et maskenettverk trenge identifikasjon av enhetene 11 og tilbakemeldinger om status for hver av enhetene 11 til den forrige enheten.

Brukerstyringsenheten 11 er videre innrettet for begrensning av informasjons-/dataflyten ved å være i stand til å prioritere separate meldinger ved å merke dem med et priortetsflagg, eksempelvis HØY PRIORITET, medium prioritet eller lav prioritet. Dette er mulig ved at meldingene lagres før de videresendes i nettverket. På denne måten kan viktige meldinger prosesseres før mindre viktige meldinger.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet for prioritering av meldinger dersom kommunikasjonskvaliteten er lav. Prioriterte meldinger, så som posisjonsdata som involverer målte avstander, kan da prioriteres for å opprettholde sikkerhet.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet for aktiv overvåkning av kommunikasjonskanaler i bruk og bare bruk av ledige kanaler for å unngå interferens mot andre systemer. Dette oppnås gjennom at brukerstyringsenheten 101 er forsynt med sofistikerte overvåknings- og beslutningsalgoritmer. Brukerstyringsenheten 101 vil følgelig kontinuerlig overvåke tilgjengelige ledige kanaler og bare bruke ledige kanaler til enhver tid.

Brukerstyringsenheten 101 er videre innrettet for aktiv kompensering av strålestyringsalgoritmer med hensyn til fartøyets bevegelser. Ettersom den smale lobefase-styringsantennen 106 normalt er festet til fartøystrukturen vil antennestrålen påvirkes av fartøybevegelser i tre akser, dvs. rull, stamp og hiv. Ved å bruke informasjon fra en bevegelsessensor, så som søkerens MRU (Motion Reference Unit) vil det være mulig å kompensere for denne bevegelsen av strålen direkte ved hjelp av softwaren i brukerstyringsenheten 101. For eksempel kan data om rull-, stamp- og hivbevegelser fra bevegelsessensoren benyttes til å opprettholde en korrekt antennelobeposisjon i både asimut og elevasjon.

Brukerstyringsenheten 101 er videre forsynt med midler og/eller software for bruk av posisjonsdata, så som globale posisjoneringssystemdata, for å styre driftsparameterne for systemet. I ulike geografiske områder er det krav for hvilke frekvenser og effektnivåer som kan brukes, for eksempel for å ikke forstyrre frekvenser og effektnivåer brukt av landbaserte radarsystemer. På denne måten vil systemet alltid vite hvilke frekvenser og effektnivåer som er tillatt i det nåværende geografiske området. Informasjon om dette kan lastes ned fra en database eller være forhåndsarrangert i en database i systemet.

Brukerstyringsenheten 101 er videre fortrinnsvis forsynt med midler og/eller software for å sjekke posisjonsdata med posisjoner ervervet gjennom måling av strålevinkler og overføringstid av meldinger mellom to brukere 11. Den første brukeren utsteder en spesiell posisjonsforespørsel og spør etter den andre brukerens posisjon. Svaret overføres til den første brukeren etter en kontrollert forsinkelse i den andre brukeren. Når meldingen er mottatt ved den første brukeren beregnes automatisk avstanden og retningen til den andre brukeren og sammenlignes med posisjonsdataene. Den første brukeren har nå to ulike estimater for posisjonen til den andre brukeren og kan bestemme korrekt posisjon med høyere integritet enn bare ved å ha en posisjonsrapport.

Brukerstyringsenheten 101 er videre fortrinnsvis forsynt med midler og/eller software for lokal generering av differensielle korreksjonssignaler for posisjonsmidler, så som globale posisjoneringssystemer, som kan benyttes av enhver bruker 11 i nettverket. Dette vil tilveiebringe høyere nøyaktighet for posisjonsrapportene enn eksempelvis med globale posisjoneringssystemer alene, eller gjennom enhver tilgjengelig differensiell tjeneste i område.

Brukerstyringsenheten 101 er videre fortrinnsvis forsynt med et intelligent beslutningsstøtte-system for å tilveiebringe råd for løsninger for å redusere tiden som brukes for å ta avgjørelser i forbindelse med problemer. Typiske operasjonelle støttesystemer kan være meteorologiske værmeldinger, vind- og bølgedata fra andre parter i nettverket, posisjonsanalyse- og værmeldings-systemer, operasjonelle retningslinjer, arbeidsinstrukser, retningslinjer for problemløsning, krisesituasjonsplaner, personaldatabaser, lokaliseringssystem for personell og andre databaser og systemer som er nødvendige for effektiv drift under alle omstendigheter.

Kommunikasjonssystemet omfatter videre fortrinnsvis et integrert meldingssystem som er innrettet for overføring av skrevne beskjeder eller epost mellom alle involverte brukere 11.

Kommunikasjonssystemet omfatter videre kommunikasjonsmidler som muliggjør at alle brukere 11 kan snakke med hverandre enten gjennom ordinære telefonsystemer eller gjennom høyttalertelefoner.

Systemet er videre fortrinnsvis forsynt med en dokumenthåndterings-systemfunksjonalitet hvilket er tilgjengelig i brukergrensesnittet 103. Denne funksjonaliteten håndterer prosessering av dokumenter, deling, rapportering, godkjenninger, manualer, etc.

Den ovenfor nevnte personellsporingen kan baseres på radiofrekvensidentifikasjon (RFID) og distribuerte overvåkningspunkter.

En mulig datakilde som kan tilveiebringe input til systemet er en fremgangsmåte og et system for bestemmelse av posisjonen til maritime fartøyer og liknende objekter, som beskrevet i EP1735638, i søkerens navn. Dette er en fremgangsmåte for bestemmelse av den relative posisjonen mellom to eller flere objekter i et maritimt miljø, omfattende vannveier, av hvilke minst ett objekt kan manøvreres i forhold til ett eller flere andre objekter. Minst en interrogator er anordnet på ett eller flere av objektene og sender ett radiosignal til minst en transponder anordnet på ett eller flere av de andre objektene. Fremgangsmåten benytter en frekvensmodulert kontinuerlig bølgeradar (Frequency-modulated continuous-wave (FMCW)) i interrogatoren, bruk av transponder for inkludering av identitetstagger inn i signalene som skal reflekteres til interrogatoren, samt posisjonsbestemmelse. Et system for denne posisjonsbestemmelsen er også beskrevet. Ved bruk av dette systemet som input til den foreliggende oppfinnelsen vil man få høy presisjon på posisjoner for brukerenhetene i forhold til hverandre.

Et annet eksempel hvor den foreliggende oppfinnelsen er verdifull er sikkerhetsstyring, hvor et innebygd og integrert kommunikasjonssystem kan bidra til økt sikkerhet for operasjoner og personell. Sikkerhetsstyringssystemet vil omfatte informasjon om sikre avstander og gi alarmer dersom fartøyer eller enheter er for nær hverandre for tilstrekkelig sikkerhet. Planleggings- og sikkerhetssystemet kan også omfatte sikker ruting, dvs. definere sikre områder for operasjon og navigasjon som må observeres. Alarmer kan automatisk utløses dersom farlige situasjoner oppstår på grunn av at sikkerhetsavstandene blir for små.

Systemet omfatter fortrinnsvis også:

midler for økt motstand mot interferens og blokkering gjennom nullstyring av antenneloben, midler for enkel installasjon og drift,

loggefasiliteter - avspilling av kritiske hendelser,

midler for generering av inputdata for simulerings- og treningsformål,

midler for å identifisere personellposisjon gjennom bruk av radiofrekvensidentifikasjons-teknologi for overvåkning av personellbevegelser, dvs. når og hvor personell beveger seg gjennom en identifikasjonsportal. På denne måten kan personellposisjonsdata integreres i informasjons-databasen til systemet. I tilfelle en nødssituasjon er det veldig viktig å vite hvor alt personell er, midler for å utstede alarm og posisjonsidentifikasjon dersom man-over-bord-systemer (MOB)

aktiveres. Det eksisterer kommersielle MOB-systemer som sender et radiosignal til en overvåkingsenhet dersom en person faller i vannet. Den foreliggende oppfinnelsen kan benyttes for å bringe denne informasjonen videre til andre enheter.

Modifikasjoner

En modifikasjon av dette kommunikasjonssystemet kan være å måle baneforsinkelse og beregne avstanden mellom enhetene. Den første enheten kan sende en spesielt utformet spørremelding til den andre stasjonen og be den re-sende meldingen sammen med enhetens posisjonsdata, så som global posisjoneringssystemposisjon. Tidsforsinkelsen før mottak av den re-sendte meldingen kan benyttes til å beregne avstanden og antennestrålevinklene kan benyttes for beregning av retning. Dette vil gi en ytterligere og uavhengig metode for rekkevidde- og posisjonsestimater sammenlignet med globale posisjoneringssystemer.

En fast enhet med en kjent avstand til den første enheten kan brukes for kalibrerings- og nøyaktighetsformål. Måling av avstander til den faste enheten, typisk en fast plattform med fast avstand og posisjon vil tilveiebringe en korreksjonsfaktor for avstand som likedan kan anvendes for målinger mot andre stasjoner.

Systemet kan også benyttes for overføring av data som vindhastighet og bølgehøyder til andre enheter.

Det unike lobestyringssystemet kan også brukes for undertrykking av interferenssignaler gjennom å styre antennens nullpunkter mot interferenskilden. Hovedformålet er å optimalisere signal-/interferens-raten som kan oppnås på to måter, enten ved maksimering av signalnivå eller minimering av interferenssignalnivået. Ettersom antennelobene og nullene er fullstendig styrbare gjennom softwarestyring kan den maksimale signal-/interferens-raten oppnås gjennom optimalisering av begge parametere samtidig.

Claims (36)

1. Fremgangsmåte for å sette opp et maritimt, høyhastighets, bredbåndskommunikasjonsnettverk mellom et flertall brukere (11), så som fartøyer, fly, helikoptre, plattformer eller lignende som samarbeider i en maritim samtidig operasjon, hvilke brukere er forsynt med en brukerenhet (100) omfattende en brukerstyringsenhet (101), kommunikasjonsmidler (102), en grensesnittenhet (103) og et brukergrensesnitt (104),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter de følgende trinnene: a) hver bruker (11) utfører, ved hjelp av en fase-styringsantenne (106) som genererer en smal lobe, et dynamisk skann av horisonten for andre brukere (11) eller utsteder en spørremelding og spør om flere brukere er operative og hva posisjon, retning og hastighet, samt brukeridentifikasjon er, b) danne et nettverk (110) via hvilket brukerne (11) kan kommunisere direkte med hverandre ved at hver bruker setter opp en database omfattende operative brukere (11) og deres posisjon, retning og hastighet, c) måle signalstyrke, signal-/støyforhold, kommunikasjonskvalitet og andre overføringsparametere, så som bitfeilfrekvens og retransmisjonsrate, samt beregning av optimaliserte overføringsparametere, direkte fra en bruker (11) til en annen bruker (11), d) dynamisk optimalisering av retningen for den smale loben til fase-styringsantennen (106) i både asimut og elevasjon for best mulig kommunikasjonskvalitet for hver bruker (11) direkte til de respektive andre brukerne (11), e) dynamisk styre fase-styringsantennene (106) for brukere (11) som kommuniserer direkte med hverandre basert på optimale overføringsparametere fra trinn c) og dynamisk optimaliserte loberetninger for antennen fra trinn d) for å oppnå høy forsterkning i både asimut og elevasjon for de genererte smale lobene, f) ved forhåndsdefinerte perioder gjenta trinnene a)-e).

2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn a) omfatter utføring av et søk både i asimut og elevasjon, ved hjelp av en smal lobe, for å dekke alle mulige overføringsveier direkte mellom respektive brukere (11).

3. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 2,karakterisert vedå søke 180 grader i asimut og 90 grader i elevasjon.

4. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn e) omfatter å øke overføringseffekt eller redusere overføringshastighet for å oppnå optimale overføringsparametere for direkte kommunikasjon mellom respektive brukere (11).

5. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn e) omfatter styring av den smale loben til fasestyringsantennen (106) til en retning som har høyest energiinnhold mellom de respektive brukerne (11).

6. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn e) omfatter å forme den smale loben til fase-styringsantennen (106) ved å individuelt styre fasen til hvert enkelt antenneelement i den smale lobefase-styringsantennen (106).

7. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedå danne en smal lobefase-antennestråle (106) som har dype nuller, og likedan smale stråler.

8. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedå skreddersy retningsdiagram for den smale lobefase-styringsantennen (106) til den mest egnede formen for den aktuelle applikasjonen.

9. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 8,karakterisert vedå generere flere hovedlober i ulike retninger for å samtidig kommunisere direkte med flere brukere (11).

10. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter utveksling av data og informasjon direkte mellom de respektive brukerne (11) ved hjelp av softwarestyrt arkitektur: punkt til punkt, punkt til multipunkt eller maskenettverk.

11. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert vedå kombinere de ulike arkitekturene dersom punkt til punkt ikke er mulig, ved å sette opp et maskenettverk for å nå brukere (11) som ikke er direkte tilgjengelig gjennom punkt til punkt.

12. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter identitetssjekk eller koding/dekoding av signaler.

13. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter trinn for begrenset informasjons-/dataflyt ved å merke separate meldinger med prioritetsflagg, så som HØY PRIORITET, medium prioritet eller lav prioritet, hvilke meldinger prosesseres i samsvar med graden av prioritet.

14. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter at dersom kommunikasjonskvaliteten direkte mellom to brukere (11) er lav, prioriteres meldinger i samsvar med prioritetsflagget for å sikre at viktige meldinger prioriteres.

15. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter aktiv overvåkning av kommunikasjonskanaler i bruk og bruk av bare frie kanaler for å unngå interferens med andre systemer.

16. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter aktiv kompensering av strålestyringsalgoritmer med hensyn til brukerens (11) bevegelser ved bruk av informasjon fra en bevegelsessensor for å dynamisk kompensere for pekefeil som brukerens (11) bevegelser introduserer og derigjennom opprettholde korrekt antennelobeposisjon i både asimut og elevasjon.

17. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter bruk av posisjonsdata for hver bruker (11) for å velge frekvenser og effektnivåer for et aktuelt geografisk område og automatisk elektronisk styring av fase-styringsantenne (106) i samsvar med de valgte frekvenser og effektnivåer.

18. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter sjekk av posisjonsdata for hver bruker (11) med posisjoner oppnådd ved å måle strålevinkler og overføringstid for meldinger direkte mellom to respektive brukere (11).

19. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter lokal generering av korreksjonssignaler fra posisjonsmidler, så som et globalt posisjoneringssystem, som kan benyttes av enhver bruker (11) i et assosiert nettverk.

20. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter oppdatering av et brukergrensesnitt med mottatte data ved forhåndsdefinerte perioder.

21. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter måling av baneforsinkelse og beregning av den direkte avstanden mellom de respektive brukerne (11).

22. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter måling av avstanden direkte fra en bruker (11) til en eller flere faste enheter med kjente avstander for å tilveiebringe en korreksjonsfaktor for avstand som kan anvendes for målinger mot andre brukere.

23. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter undertrykking av interfererende signaler ved å dynamisk styre nullpunkter for antennen til både sendende bruker (11) og mottakende bruker (11) mot en interfererende kilde.

24. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter optimalisering av signal-/interferensrate ved enten å maksimere signalnivået eller minimalisere interferenssignalnivået.

25. Integrert høyhastighets bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem for bruk mellom flere brukere (11), så som fartøy, fly, helikoptre, plattformer eller lignende som samarbeider i en maritim samtidig operasjon, hvilket system omfatter brukerenheter (100) anordnet til hver bruker (11), hvilke brukerenheter (100) omfatter en brukerstyringsenhet (101), kommunikasjonsmidler (102), en grensesnittenhet (103) og brukergrensesnitt (104),karakterisert vedat - kommunikasjonsmidlene (102) omfatter et radiosystem (105) og en smal lobefase-styringsantenne (106) hvilken er styrbar i både asimut og elevasjon gjennom softwarestyring, hvilken smale lobefase-styringsantenne (106) er festet til brukeren (11) og inneholder ingen bevegelige deler, - brukerenhetene (100) er innrettet for å danne et nettverk (110) ved å sette opp en database omfattende operative brukere (11) og deres posisjon, retning og hastighet, via hvilket nettverk (110) brukerne (11) kan kommunisere direkte med hverandre, - brukerstyringsenheten (101) er innrettet for å: o måle signalstyrke, signal-/støyforhold, kommunikasjonskvalitet og andre overføringsparametere, så som bitfeilfrekvens og retransmisjonsrate, samt beregning av optimaliserte overføringsparametere, direkte fra en bruker (11) til en annen bruker (11), o dynamisk optimalisering av retningen for den smale loben til fase-styringsantennen (106) i både asimut og elevasjon for best mulig kommunikasjonskvalitet for hver bruker (11) direkte til de respektive andre brukerne (11), samt o dynamisk styre fase-styringsantennene (106) for brukere (11) som kommuniserer direkte med hverandre basert på optimale overføringsparametere og dynamisk optimaliserte loberetninger for antennen for å oppnå høy forsterkning i både asimut og elevasjon for de genererte smale lobene.

26. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er innrettet for å utføre et skann av horisonten i både asimut og elevasjon for andre brukere eller utstede en spørremelding og spørre om andre brukere er operative og hva deres posisjon og brukeridentifikasjon er.

27. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er forsynt med midler for å måle signalstyrke, signal-/støyforhold, kommunikasjonskvalitet og andre overføringsparametere, så som bitfeilfrekvens og retransmisjonsrate, og basert på dette optimalisere loberetning for den smale faselobe-styringsantennen (106) i asimut og elevasjon for best mulig kommunikasjonskvalitet direkte fra en bruker (11) til en annen bruker (11).

28. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er forsynt med eksternt og/eller internt minne for lagring av data/informasjon, så som en database.

29. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat systemet er konfigurerbart fra brukergrensesnittet (104), hvilken konfigurasjon enkelt kan endres for å reflektere gjeldende operasjonelle behov.

30. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med ett av patentkravene 25-29,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er forsynt med midler eller innrettet for en eller flere av følgende: - styre dataoverføring til kommunikasjonsmidlene (102) og innrettet for å forsyne inputdata for drift av kommunikasjonsmidlene (102), - distribuere statusdata, bilder fra operasjoner eller sanntids videostreaming og presentere informasjonen i det samme brukergrensesnittet (104), - motta andre relevante datainput, valgt iblant: data fra sensorer, sjøtilstandsdata, metrologiske data, metrologiske værmeldinger, globalt posisjoneringssystem, automatiske identifikasjonssystemer, bevegelsessensorer, radar, tale, video, differensielle globale posisjoneringssystemdata eller lokal korreksjonsdata, - overvåkning av overføringstilstander, og dersom overføringstilstandene forringes på grunn av lang avstand, refleksjonsproblemer eller høy luftfuktighet i overføringsbanen, er brukerstyringsenheten (101) innrettet for automatisk detektering av forringelsen og kompensering ved å øke overføringseffekt, øke re-overføringshastighet eller redusere overføringshastighet for den smale lobefase-styringsantennen (106), - håndtere datakanalsvitsjing, multipleksing, styring av brukergrensesnittet (104) og tilveiebringe et grensesnitt mot kommunikasjonsmidlene (102), - øke overføringseffekten eller redusere overføringshastighet for den smale lobefase-styringsantennen (106) for å oppnå optimale overføringsparametere mellom respektive brukere (11), - styre den smale lobefase-styringsantennens (106) stråle til en retning som har høyest energiinnhold, - danne en stråle for den smale lobefase-styringsantennen (106) ved individuell styring av fasen til hvert enkelt antenneelement i den smale lobefase-styringsantennen (106), - danne en stråle for den smale lobefase-styringsantennen (106) som har dype nuller, og likedan smale stråler, - skreddersy retningsdiagram for den smale lobefase-styringsantennen (106) til den mest egnede formen for den aktuelle applikasjonen, - utveksling av data og informasjon mellom de respektive brukerne (11) ved hjelp av softwarestyrt arkitektur: punkt til punkt, punkt til multipunkt eller maskenettverk, - identitetssjekk eller koding/dekoding av signaler, - begrenset informasjons-/dataflyt ved å merke separate meldinger med prioritetsflagg, så som HØY PRIORITET, medium prioritet eller lav prioritet, hvilke meldinger prosesseres i samsvar med graden av prioritet, - aktiv overvåkning av kommunikasjonskanaler i bruk og bruk av bare frie kanaler for å unngå interferens med andre systemer, - aktiv kompensering av strålestyringsalgoritmer med hensyn til brukerens bevegelse ved bruk av informasjon fra en bevegelsessensor for å dynamisk kompensere for pekefeil som brukerens (11) bevegelser introduserer og derigjennom opprettholde korrekt antennelobeposisjon i både asimut og elevasjon, - benytte posisjonsdata for styring av frekvenser og effektnivåer som er avhengig av geografisk posisjon til den respektive brukeren (11), - sjekk av posisjonsdata med posisjoner oppnådd ved å måle strålevinkler og overføringstid for meldinger mellom to respektive brukere (11), - lokal generering av korreksjonssignaler fra posisjonsmidler, så som et globalt posisjoneringssystem, som kan benyttes av enhver annen bruker (11) i et assosiert nettverk, - måling av baneforsinkelse og beregning av avstanden mellom respektive brukere (11), - måling av avstanden til en eller flere faste enheter med kjente avstander for å tilveiebringe en korreksjonsfaktor for avstand som kan anvendes for målinger mot andre brukere, - undertrykking av interfererende signaler ved å styre antennens nullpunkter mot en interfererende kilde, - optimalisering av signal-/interferensrate ved enten å maksimere signalnivået eller minimalisere interferenssignalnivået.

31. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 30,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er forsynt med midler eller innrettet for å kombinere ulike arkitekturer dersom punkt til punkt ikke er mulig, ved å sette opp et maskenettverk for å nå brukere (11) som ikke er direkte tilgjengelige punkt til punkt.

32. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 30,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er forsynt med midler eller innrettet for å prioritere meldinger i samsvar med prioritetsflagget for å sikre at viktige meldinger prioriteres dersom kommunikasjonskvaliteten er lav.

33. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 30,karakterisert vedat brukerstyringsenheten (101) er forsynt med midler eller innrettet for å generere flere hovedlober i ulike retninger for samtidig å kommunisere med flere ulike brukere.

34. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat systemet er forsynt med et intelligent beslutningsstøttesystem hvilket tilbyr råd til løsninger.

35. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat systemet er forsynt med midler for direkte kommunikasjon mellom alle involverte brukere, valgt blant: ordinære telefonsystemer, høyttalere, konferansefasiliteter, et integrert meldingssystem innrettet for overføring av skrevne meldinger eller epost.

36. Bredbåndskommunikasjons-nettverkssystem i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat systemet er forsynt med en eller flere av følgende trekk: • midler for økt motstand mot interferens og blokkering, • midler for enkel installasjon og drift, • loggefasiliteter - avspilling av kritiske hendelser, midler for generering av inputdata for simulerings- og treningsformål.