NO744507L

NO744507L -

Info

Publication number: NO744507L
Application number: NO744507A
Authority: NO
Inventors: K H Unterreiner
Original assignee: Ver Flugtechnische Werke
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1975-07-14
Also published as: JPS5536950B2; NL7416081A; GB1458150A; DE2362122A1; JPS5093089A

Description

Oppfinnelsen vedrorer en anordning for opptak og fremstilling av posisjon og egenbevegelse i forhold til omgivelsene av et kjoretby, spesielt et fartoy med et sensorsystem som tjener til registrering av bestemte parametre og et radaranlegg. The invention relates to a device for recording and producing position and self-movement in relation to the surroundings of a driving city, in particular a vessel with a sensor system which serves to record certain parameters and a radar system.

Ved fartoyer, spesielt skip, er det frem til i dag vanlig at flere personer deltar i skipsforingen. Som regel observerer derved noen personer trafikken i omgivelsene og/eller vurderer navigasjonsmidler, mens ytterligere en person utforer styringen av skipet etter ordre. Denne skipsforingstype er selvsagt ikke ufarlig, fordi den krever at den person som må treffe av-gjørelsene, samtidig mottar samtlige informasjoner. Selv om man skulle forutsette at så er tilfelle, kan man ikke utelukke at det oppstår misforståelser og forsinkelser ved overforingen som til syvende og sist kan fore til feilavgjorelser. Men selv In the case of vessels, especially ships, it is common until today for several people to participate in the ship's lining. As a rule, some people thereby observe the traffic in the surroundings and/or assess navigational aids, while a further person carries out the steering of the ship according to orders. This type of ship lining is of course not harmless, because it requires that the person who has to make the decisions receives all the information at the same time. Even if one were to assume that this is the case, it cannot be ruled out that misunderstandings and delays arise during the transfer which can ultimately lead to incorrect decisions. But self

i det tilfelle at skipsforeren har alle informasjoner, krever avgjorelsen av en bestemt manover store praktiske kunnskaper og en riktig vurdering av fartoyets egne og utenforliggende krefter, som også påvirker manovren. Korrekt vurdering av de mange kurs- og fartspåvirkende krefter er således en forutset-ning for innledning av tilsvarende manovre. in the event that the skipper has all the information, deciding on a particular maneuver requires a great deal of practical knowledge and a correct assessment of the vessel's own and external forces, which also affect the manoeuvre. Correct assessment of the many course and speed-influencing forces is thus a prerequisite for initiating corresponding manoeuvres.

Til hjelp for styringen, især av fartoyer, har det lenge vært kjent å ty til navigasjonsstotte. Her er radaranlegget et viktig instrument for registrering av det egne fartoyets posisjon i forhold til andre objekter - som skip eller kysten - ombord på et fartoy, især ved sterk trafikk og/eller begrenset sikt. Ra-daren gjor det også mulig å få vidtgående informasjon om de registrerte objekter og mål, idet man med visse tidsintervaller nedtegner peiling og avstand av målene i forhold til det egne fartoyet på ekstrainnretninger, som plotterinnretninger. Slike nedtegnelser gir så opplysning om kurs og hastighet av de registrerte mål og tillater slutninger om trafikksituasjonen fra egen posisjon og om eventuelt nodvendige manovre. To aid steering, especially of vessels, it has long been known to resort to navigation aids. Here the radar system is an important instrument for recording the own vessel's position in relation to other objects - such as ships or the coast - on board a vessel, especially in heavy traffic and/or limited visibility. The radar also makes it possible to obtain extensive information about the registered objects and targets, as at certain time intervals the bearing and distance of the targets in relation to the own vessel is recorded on additional devices, such as plotter devices. Such records then provide information about the course and speed of the registered targets and allow conclusions about the traffic situation from one's own position and about any necessary manoeuvres.

Ved de hittil kjente instrumenter skjer vurderingen av radarinformasjonene etter forskjellige metoder, som f.eks. manuell vurdering ved tilbakeblikkende fremstilling, automatisk vurde- vurdering ved fremskuende fremstilling av de tidligere ekstra-polerte informasjoner. Samtlige metoder har dog den ulempe at de registrerte radarmålenes kurs blir lineært ekstrapolert. Dette er ikke bare forholdsvis unoyaktig, men kan - især ved fremskuende fremstilling - fore til gale slutninger. With the previously known instruments, the assessment of the radar information takes place according to different methods, such as e.g. manual assessment for retrospective presentation, automatic assessment for forward-looking presentation of the previously extrapolated information. However, all methods have the disadvantage that the course of the registered radar targets is linearly extrapolated. This is not only relatively inaccurate, but can - especially in the case of a forward-looking presentation - lead to wrong conclusions.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å bearbeide al-le informasjoner som for sikker, og optimal styring av et kjoretoy, især et fartoy, registreres ved hjelp av et sensorsystem og et radaranlegg, på en slik måte at den totale situasjon av det egne fartoyet med henblikk på omgivelsessituasjonen kan. fremstilles oversiktlig og forutseende på en avleserinnretning. Ifolge oppfinnelsen loses denne oppgave ved at informasjonene som skaffes til veie med sensorsystemet og radaranlegget, tilfores en computer som er utstyrt med en matematisk modell for simulering av fartoyets bevegelser, og at utgangssignalene som fremkalles i computeren ved bearbeidelse av informasjonene, styrer en avleserinnretning på en slik måte at denne på sin billedskjerm foruten omgivelsessituasjonen angir fartoyets oyeblikksposisjon og forlopet av de fremtidige fartoybevegelser for et bestemt tidsrom i form av en banekurve. The invention is based on the task of processing all information which, for safe and optimal control of a vehicle, especially a vessel, is registered with the help of a sensor system and a radar system, in such a way that the overall situation of the own vessel with regard to the surrounding situation can. is displayed clearly and predictably on a reading device. According to the invention, this task is solved by the fact that the information obtained by the sensor system and the radar system is fed to a computer which is equipped with a mathematical model for simulating the vessel's movements, and that the output signals generated in the computer when processing the information control a reading device on a in such a way that, in addition to the surrounding situation, this displays the vessel's current position and the course of the vessel's future movements for a specific period of time in the form of a trajectory curve on its screen.

Ved hjelp av oppfinnelsen er det mulig å bygge opp en anordning som med innledning av en manover ved innstilling av styreorganene angir virkningen uten tidsspille, dynamisk korrekt ved boyning av banekurven. Skipsforeren vil således i ethvert oye-blikk erkjenne virkningen av de innledede manovre, slik at det under selve innledningen eventuelt kan foretas nodvendige korreksjoner. Som avlesningsinnretning kan det derved benyttes en dagslys-skjerm med stor flate. Dette har den fordel at de til enhver tid aktuelle situasjoner kan avleses klart og oversiktlig. With the help of the invention, it is possible to build up a device which, with the initiation of a maneuver by setting the control elements, indicates the effect without time delay, dynamically correctly when bending the track curve. The skipper will thus recognize the effect of the initiated maneuvers at every glance, so that necessary corrections can possibly be made during the initiation itself. A daylight screen with a large surface can therefore be used as a reading device. This has the advantage that the relevant situations at any time can be read clearly and clearly.

Det er hensiktsmessig at sensorsystemet brukes til registrering av fartoyets bevegelsesparametre, fortrinnsvis hastighetens storrelse og retning, vindens styrke og retning samt stillingen av styreorganene og/eller driftsaggregatenes tilstand. Det er videre fordelaktig at fartoyets oyeblikksposisjon tilordnes begynnelsespunktet for den fremstilte banekurve og at den posi sjon som fartoyet vil ha etter et bestemt, innstillbart tidsrom under hensyntagen til en innledet manover og de krefter som påvirker fartoyet, tilordnes sluttpunktet av den fremstilte banekurve. It is appropriate for the sensor system to be used to record the vessel's movement parameters, preferably the magnitude and direction of the speed, the strength and direction of the wind as well as the position of the steering bodies and/or the condition of the operating units. It is also advantageous that the vessel's instantaneous position is assigned to the starting point of the manufactured trajectory curve and that the position that the vessel will have after a specific, adjustable period of time, taking into account an initiated maneuver and the forces affecting the vessel, is assigned to the end point of the manufactured trajectory curve.

Ved en spesiell utforelsesform av anordningen ifolge oppfinnelsen kan det dessuten i computerens matematiske modell være lagret et sett gjeldende trafikkregler, slik at computeren ved brudd på disse regler, spesielt for unngåelse av kollisjoner, fremkaller utgangssignaler som kan benyttes til angivelse av korrektive manovre og/eller til varsling av skipsføreren. In a particular embodiment of the device according to the invention, a set of applicable traffic rules can also be stored in the computer's mathematical model, so that in the event of a breach of these rules, especially to avoid collisions, the computer generates output signals that can be used to indicate corrective maneuvers and/or to the notice of the master.

Ytterligere detaljer ved oppfinnelsen skal i det fblgende be-skrives nærmere under henvisning til et utforelseseksempel som er vist i tegningen. Further details of the invention will be described in more detail in the following with reference to an embodiment shown in the drawing.

Det viste utforelseseksempel er koblingsskjemaet for en anordning ifolge oppfinnelsen, som er beregnet til bruk ombord på et fartoy, spesielt et storre skip. Anordningen omfatter et radaranlegg 1, som gjerne kan være av en foreliggende type, og et sensorsystem 2, som registrerer samtlige informasjoner som er av betydning for anordningen. I detalj omfatter dette sensorsystem Doppler-sensorer 3 for registrering av skipets hastighet, sensorer 4 til registrering av vindhastigheten, sensorer 5 til registrering av maskintilstanden, samt sensorer 6 til registrering av rorets stilling. Dessuten er det anordnet sensorer 7,8,9 til registrering av verdiene av et gyro-kompass, posisjonsgyroskop og toplan-gyroskop (Wendekreisel). De informasjoner som registreres av dette sensorsystem 2 blir tilfort et styreorgan 10, som via tilsvarende interface-trinn 11 leder informasjonene til et computersystem 12 til bearbeidelse. Computersysternet 12 omfatter den egentlige digitalcom-puter 13 og en matematisk modell 14, ved hjelp av hvilken skipets egenbevegelse beregnes. Til bearbeidelse av informasjonssignalene mottar computeren 12 via interface-trinnet 11 og et filter 15 dessuten de signaler som radaranlegget 1 har registrert. The embodiment shown is the connection diagram for a device according to the invention, which is intended for use on board a vessel, especially a larger ship. The device comprises a radar system 1, which can preferably be of an existing type, and a sensor system 2, which registers all information that is of importance to the device. In detail, this sensor system comprises Doppler sensors 3 for recording the ship's speed, sensors 4 for recording the wind speed, sensors 5 for recording the engine condition, and sensors 6 for recording the rudder position. In addition, sensors 7,8,9 are arranged for recording the values of a gyro-compass, position gyroscope and toplan gyroscope (Wendekreisel). The information registered by this sensor system 2 is supplied to a control body 10, which via a corresponding interface stage 11 directs the information to a computer system 12 for processing. The computer system 12 comprises the actual digital computer 13 and a mathematical model 14, with the help of which the ship's own motion is calculated. For processing the information signals, the computer 12 receives via the interface step 11 and a filter 15 the signals which the radar system 1 has recorded.

I computeren 12 bearbeides disse informasjoner ved hjelp av informasjonene fra den matematiske modell 14 og det genereres utgangssignaler som ledes til styreorganet 10 via interface-trinnet 11. Styreorganet 10 styrer dels en stor dagslys-skjerm 16, slik at man av denne kan utlese egenposisjonen og omgivelsessituasjonen. Skipets byeblikksposisjon markeres derved ved begynnelsespunktet 17 for en banekurve 18, mens den posisjon som skipet vil ha etter et bestemt, innstillbart tidsrom er vist ved endepunktet 19 av banekurven 18. Av den banekurve 18 som er antydet i tegningen, kan man f.eks. erkjenne at skips-roret ble justert fra normalstilling til innledning av en manover i styrbord retning. Dessuten er det på skjermen 16 antydet noen punkter, som betegner mål som er registrert ved hjelp av radaranlegget, og som var årsak til kursendringen. Fra styreorganet 10 kan det som antydet i utforelseseksemplet, videre styres en digitalavlesningsinnretning 20 og en plotterinnret-ning 21. Ved hjelp av digitalavlesningsinnretningen 20 kan man i spesielle kritiske situasjoner få angitt de hensiktsmessige manovre, f.eks. for at man skal unngå kollisjon, mens plotter-innretningen 21 gjor det mulig å inntegne skipets kurs på sikt på et tilsvarende draft. In the computer 12, this information is processed with the help of the information from the mathematical model 14 and output signals are generated which are directed to the control body 10 via the interface stage 11. The control body 10 partly controls a large daylight screen 16, so that one can read out the own position and the surrounding situation. The ship's current position is thereby marked at the starting point 17 of a trajectory curve 18, while the position that the ship will have after a specific, adjustable period of time is shown at the end point 19 of the trajectory curve 18. From the trajectory curve 18 that is indicated in the drawing, one can e.g. recognize that the ship's rudder was adjusted from the normal position to initiate a maneuver in the starboard direction. In addition, some points are indicated on the screen 16, which denote targets which have been registered with the aid of the radar system, and which were the cause of the course change. From the control body 10, as indicated in the embodiment example, a digital reading device 20 and a plotter device 21 can also be controlled. With the help of the digital reading device 20, the appropriate maneuvers can be specified in special critical situations, e.g. in order to avoid collision, while the plotter device 21 makes it possible to record the ship's course at sight on a corresponding draft.

Anordningen ifolge oppfinnelsen har den store fordel at alle informasjoner som er nodvendige for sikker og optimal styring, bearbeides slik at den totale situasjon av det egne skip i forhold til alle radarmål kan fremstilles forutseende, oversiktlig og noyaktig på en fremviserinnretning. For dette formål avgir computeren 12 de beregnede informasjoner om det egne skipets bevegelser,som bearbeides i digitalcomputeren 13 som er konstruert som prosesscomputer, sammen med de kontinuerlig registrerte informasjonene fra sensorsystemet. De utgangssignaler som derved fremkommer i digitalcomputeren 13 styrer dagslys-skjermen 16 via styreorganet 10, slik at denne skjerm angir en meget noyaktig, dynamisk korrekt skipsbevegelse over vann eller over grunner i form av banekurven 18 i forveien for et bestemt, innstillbart tidsrom, selv ved foranderlige omgivelses-forhold. Anvendelsen av den matematiske modell gjor det mulig å forutberegne skipets reaksjon under alle tenkelige forhold, allerede under innledningen av en manover, slik at skipsføre-ren straks kan se resultatet av en manover på skjermen og even- The device according to the invention has the great advantage that all information that is necessary for safe and optimal control is processed so that the total situation of the own ship in relation to all radar targets can be displayed predictably, clearly and accurately on a display device. For this purpose, the computer 12 transmits the calculated information about the ship's own movements, which is processed in the digital computer 13, which is designed as a process computer, together with the continuously recorded information from the sensor system. The output signals that thereby appear in the digital computer 13 control the daylight screen 16 via the control device 10, so that this screen indicates a very precise, dynamically correct ship movement over water or over shallows in the form of the trajectory curve 18 in advance for a specific, adjustable period of time, even at changing environmental conditions. The application of the mathematical model makes it possible to predict the ship's reaction under all imaginable conditions, already during the initiation of a manoeuvre, so that the captain can immediately see the result of a maneuver on the screen and even

tuelt kan foreta korreksjoner.tuelt can make corrections.

Ved en spesiell utforelsesform av oppfinnelsen kan computerenIn a particular embodiment of the invention, the computer can

12 også inneholde et sett av gjeldende trafikkregler, slik at digitalcomputeren 13 i avhengighet av de foreliggende informasjoner, ved brudd på disse regler genererer utgangssignaler, 12 also contain a set of applicable traffic rules, so that the digital computer 13, depending on the available information, generates output signals in the event of a violation of these rules,

som f.eks. kan angis som ordre på digitalavleseinnretningen 20. Dermed blir det mulig å utlose kurskorrektiver til unngåelse av kollisjoner og/eller varselsignaler, slik at skips-føreren blir gjort oppmerksom på en bestemt kritisk situasjon. Computeren 12 kan også inneholde ytterligere ett regelsett, spesielt for unngåelse av nærområdet til et annet fartoy, og ved hjelp av de registrerte informasjoner fremkalle utgangssignaler til angivelse av bestemte unnvikelsesmanovre, når det er fare for at skipet skal komme inn i nærområdet for et annet fartoy. Nevnte sett av regler for unngåelse av et annet fartoys nærområde kan også være utvidet med regler som gjelder for tillatte manovre innenfor et slikt nærområde. Computeren fremkaller da ved hjelp av informasjonssignalene og radarinformasjonene utgangssignaler til angivelse av bestemte maskinmanovre som skal innledes, idet kun maskinmanovre er tillatt i nærområdet ifolge de gjeldende regler. like for example. can be entered as an order on the digital reading device 20. This makes it possible to trigger course corrections to avoid collisions and/or warning signals, so that the ship's master is made aware of a certain critical situation. The computer 12 can also contain a further set of rules, especially for avoiding the vicinity of another vessel, and with the help of the recorded information, generate output signals for specifying specific evasive maneuvers, when there is a danger that the ship will enter the vicinity of another vessel . Said set of rules for avoiding another vessel's close area can also be extended with rules that apply to permitted maneuvers within such a close area. The computer then produces output signals with the help of the information signals and the radar information to indicate specific machine maneuvers to be initiated, as only machine maneuvers are permitted in the immediate area according to the current rules.

Claims

Device for recording and producing a vehicle, in particular a vessel's position and self-movement in relation to the surrounding situation, with a sensor system that serves to record certain parameters and a radar system, characterized in that the information obtained by means of the sensor system (2) and the radar system (1), a computer (12) is supplied which is equipped with a mathematical model (14) for simulating the vessel's movements and that the output signals generated in the computer (12) when processing the information control a display device (16) in such a way that this on its picture screen, in addition to the surrounding situation, we see the current position of the own vessel and the course of dev, future vessel movements over a certain period of time in the form of

a trajectory curve (18).

2. Device as specified in claim 1, characterized in that the starting point (17) of the trajectory curve (18) indicates the vessel's instantaneous position and that the end point (19) of the trajectory curve (18) indicates the position that the vessel will have after a specific, adjustable period of time taking into account to the parameters that the sensor system (2) registers and the vessel's movements.

3. Device as specified in claim 1 or 2, characterized in that the sensor system (2) registers the vessel's movement parameters, preferably speed and direction, wind strength and direction, the position of the control bodies and/or the condition of the drive units.

4. Device as stated in one of claims 1-3, characterized in that a process computer (13) with interface stage (11) for the information and output signals is arranged for the computer (12).

5. Device as specified in one of claims 1-4, characterized in that the display device (16) consists of a large daylight image screen which is controlled by a control device (10).

6. Device as specified in one of claims 1-5, characterized in that a set of applicable traffic rules is stored in the computer (12) and that the computer (12) generates output signals for correction when these rules are violated, especially to avoid collisions of the vessel's movements and/or to alert the master.

7. Device as stated in one of claims 1-6, characterized in that the computer (12) stores a set of rules for avoiding the vicinity of another vessel and that the computer (12) detects such a danger by means of information signals and the radar information produces output signals to indicate specific maneuvers to be initiated.

8. Device as specified in one of the preceding claims, characterized in that the set of rules for avoiding the close area of another vessel stored in the computer (12) is also equipped with rules for maneuvers that are permitted within the close area and that the computer (12 ) in such a case by means of the information and the radar signals produces output signals to indicate certain machine maneuvers to be initiated.