Brevet FR3134558A1 — publié le 20231020

Dispositif qui comprend un réseau de télécommunications, une première interface entre le réseau de télécommunications et un pilote automatique d’un navire, la première interface étant apte à recevoir du réseau une consigne de vecteur-vitesse pour le navire et à la transmettre au pilote automatique comme consigne de pilotage du navire, une deuxième interface entre le réseau de télécommunications et un réseau de capteurs environnementaux, la deuxième interface étant apte recevoir, en provenance des capteurs, des informations sur la navigation maritime et à émettre les informations sur la navigation maritime sur le réseau de télécommunications, et une troisième interface entre le réseau de télécommunications et un calculateur, la troisième interface étant apte à recevoir les informations émises par la deuxième interface, à calculer un vecteur-vitesse optimal pour le navire, lui permettant de respecter des règles de navigation maritimes en fonction des informations en provenance des capteurs environnementaux et à diffuser à la première interface, le vecteur vitesse optimal comme consigne de vecteur-vitesse pour le navire. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Dispositif d’aide à la navigation écologique L’invention concerne la navigation maritime en général et l’aide à la navigation en particulier. L’art antérieur à la présente demande connaît des réseaux de communications entre bateaux et parmi eux, le réseau AIS, autrement dit “Automatic Identification System”. L’AIS, autrement dit “Automatic Identification System” est un outil et une aide à la navigation. Il permet de transmettre aux navires (équipés d’un récepteur), les informations relatives aux navires émetteurs dans un certain rayon (position, cap, vitesse, route collision, etc...). Il permet principalement aux navires qui émettent d’être visibles malgré des conditions difficiles et d’éviter les collisions. Les navires disposent d’une balise à identifiant unique qui émet un message AIS pouvant être capté soit par des réseaux de récepteurs terrestres, soit par des réseaux de satellite, soit par des navires disposant d’une antenne de réception AIS. L’art antérieur connaît aussi des moyens de calcul à partir des données AIS notamment, ou plus généralement de l’ensemble des données disponibles sur une flotte de bateaux à destination d’un port, permettant notamment de calculer des temps ou dates d’arrivée et des trajectoires optimales pour se conformer à ces temps ou date d’arrivée, c’est-à-dire des trajectoires de bout en bout ou port à port pour un bateau. Ces moyens de calcul utilisent notamment des méthodes d’intelligence artificielle(IA) ou d’apprentissage automatique par une machine (ML) pour produire un temps d’arrivée calculé, avec une fiabilité meilleure que celui émis par les bateaux à partir de données disponibles à bord. De tels moyens de calcul sont implantés à terre et utilisent des réseaux à haut débit et des serveurs de puissance de calcul importante, constituant des moyens qui ne peuvent être embarqués sur des bateaux. Il n’est envisageable en pratique ni de pouvoir mettre à disposition de chaque bateau des moyens équivalents aux moyens de calcul à partir des données AIS, ni de transmettre l’ensemble des données AIS mondiales à chaque bateau, ce qui surchargerait le réseau au point de le rendre inutilisable. Les bateaux ont aussi la possibilité d’envoyer dans l’art antérieur des informations AIS captées par des récepteurs terrestres ou par des réseaux de satellites et de recevoir des données en provenance d’un réseau séparé comme des satellites de télécommunication. En pratique, le réseau AIS et ses données, ainsi que d’une manière générale les données à disposition du bateau sur le trafic maritime, ne permettent pas d’optimiser la trajectoire des navires en fonction de conditions de préservation de l’environnement: présence de mammifères marins, bruit acoustique sous-marin, bruit acoustique aérien, émission de polluant de l’air dont le CO2 et de gaz à effet de serre, pollution de la surface des mers par des hydrocarbures ; notamment sans augmenter nécessairement la consommation de carburant et même en la diminuant par une meilleure fluidification du trafic maritime, prenant en compte la congestion dans les détroit, les ports ou les canaux. Dans ce contexte, l’invention concerne un dispositif qui comprend un réseau de télécommunications, une première interface entre le réseau de télécommunications et un pilote automatique d’un navire, la première interface étant apte à recevoir du réseau une consigne de vecteur-vitesse pour le navire et à la transmettre au pilote automatique comme consigne de pilotage du navire, une deuxième interface entre le réseau de télécommunications et un réseau de capteurs environnementaux, la deuxième interface étant apte recevoir, en provenance des capteurs, des informations sur la navigation maritime et à émettre les informations sur la navigation maritime sur le réseau de télécommunications, et une troisième interface entre le réseau de télécommunications et un calculateur, la troisième interface étant apte à recevoir les informations émises par la deuxième interface, à calculer un vecteur-vitesse optimal pour le navire, lui permettant de respecter des règles de navigation maritimes en fonction des informations en provenance des capteurs environnementaux et à diffuser à la première interface, le vecteur vitesse optimal comme consigne de vecteur-vitesse pour le navire. Dans des variantes du dispositif : - le réseau de télécommunication comprend des balises AIS. - le réseau de capteurs environnementaux comprend des hydrophones. - le réseau de capteurs environnementaux comprend des capteurs de bruit aérien. - le réseau de capteurs environnementaux comprend des capteurs de pollution de l'air. - le réseau de capteurs environnementaux comprend des capteurs de pollution de l’eau. L’invention concerne aussi un procédé de pilotage d'un bateau minimisant ses effets sur l'environnement, comprenant les étapes suivantes: - collecter des informations environnementales au moyen d'un réseau de capteurs environnementaux - collecter des informations techniques sur le bateau et la position du bateau - calculer une trajectoire pour le bateau comprenant la position du bateau et minimisant l'impact environnemental du bateau sur la trajectoire, au moyen des informations environnementales et des informations techniques - transmettre au bateau le vecteur-vitesse sur la trajectoire à la position du bateau. Le mode de réalisation préféré pour l’invention est une application au réseau de télécommunications AIS associé à un réseau de télécommunication séparé pour la réception de vecteurs-vitesse. L’invention sera mieux comprise en lien avec la liste des figures détaillée ci-dessous, dans laquelle: : illustre un porte-conteneurs muni recevant une indication de vitesse vectorielle, illustrée par lettre « V » surmontée d’une flèche horizontale dirigée vers la droite, selon la notation usuelle d’un vecteur, reçue par une antenne présente sur le bateau, ici par exemple une antenne d’un réseau AIS ou d’un réseau de télécommunication satellite. L’invention sera aussi mieux comprise en lien avec la description de modes de réalisation détaillés, nullement limitatifs ci-après. Pour tous ces modes de réalisation, dans une première solution pour le réseau de télécommunications au sens de l’invention, on utilisera commodément le réseau AIS en émission et un réseau de télécommunication séparé en réception d’un vecteur-vitesse. Pour tous ces modes de réalisation, dans une seconde solution pour le réseau de télécommunications au sens de l’invention, on utilisera alternativement, le réseau AIS en émission et réception d’un vecteur-vitesse. Dans tous les modes de réalisation de la présente demande, il sera donc entendu que l’on pourra utiliser indifféremment les deux solutions mentionnées ci-dessus, de façon équivalente. Pour la mise en œuvre de l’invention, il sera entendu que le système AIS est considéré en tant que réseau qui transmet les informations relatives à la route d’un navire équipé d’un émetteur AIS vers tous les bateaux équipés de récepteurs. Ceci permet d’anticiper sa route, d’effectuer les changements de cap et vitesse en cas de route de collision, etc... Les informations AIS provenant du navire émetteur sont notamment les suivantes : o Nom de bateau o Numéro MMSI (numéro d’identification propre à chaque bateau) o La position du bateau o Son cap - COG (Course Over Ground) : cap suivi sur le fond o Sa vitesse - SOG (Speed Over Ground) : Vitesse sur le fond. o La nature du fret o Le port du départ et d’arrivée o L’ETA L’AIS étant prévu pour émettre une identification, la position et la vitesse d’un bateau est donc adapté pour l’implantation de l’invention. Au minimum, un changement de position du bateau correspondant à un changement de position de référence pourrait être utilisé comme indicateur de réception d’un message. Il est entendu que l’enseignement de la présente demande s’étend aussi à tout réseau équivalent au réseau AIS, i.e. au moins pour la transmission d’un vecteur-vitesse en émission dans la première solution ci-dessus et en émission et réception pour la deuxième solution ci-dessus. Il est entendu de la présente demande, qu’il est possible d’appliquer l’invention non seulement à un mais aussi à plusieurs bateaux de façon à bénéficier de ses avantages, dans tous ses modes de réalisation, pour permettre de calculer des trajectoires communiquées aux bateaux, pour l’ensemble du trafic maritime, en suivant des règles de navigation respectueuses de l’environnement, et ce, sans augmenter nécessairement la consommation de carburant ou même en la diminuant par une meilleure fluidification du trafic maritime, prenant en compte la congestion dans les détroits, les ports ou les canaux. Un des résultats de l’invention, peut ainsi être une optimisation globale de la trajectoire d’un bateau ou de l’ensemble des bateaux d’une flotte à destination d’un port, par la prise en compte d’informations disponibles, notamment dynamiquement, selon plusieurs modes de réalisation décrits ci-dessous. Dans un premier mode de réalisation des bases de données dynamiques sur les habitats de mammifères marins ainsi que des capteurs ou réseau de bouées alertant de la présence de mammifères marins (dauphins, baleines) pourront être pris en compte pour communiquer un vecteur-vitesse permettant d’éviter ces animaux par tous les bateaux pour lesquels la vitesse est calculée. Dans un second mode de réalisation des bases de données dynamiques sur les bruits sous-marins et des capteurs de type hydrophones, au sens de la présente demande et aptes à déterminer le niveau sonore sous-marin pourront être pris en compte pour communiquer un vecteur-vitesse permettant d’éviter les zones de niveau sonore supérieures à un seuil fixé par des considérations environnementales, par tous les bateaux pour lesquels la vitesse est calculée. Dans un troisième mode de réalisation, des informations de bases de données dynamiques sur des zones de pollution de l’air et des capteurs de la qualité de l’air pourront être pris en compte pour communiquer un vecteur-vitesse permettant d’éviter ces zones par tous les bateaux pour lesquels la vitesse est calculée. Ce mode pourra être utilisé pour diminuer la pollution au voisinage d’un port. Dans un quatrième mode de réalisation, des informations de bases de données dynamique sur des zones de pollution de l’eau et les capteurs qualités de l’eau pourront être pris en compte pour communiquer un vecteur-vitesse permettant d’éviter ces zones par tous les bateaux pour lesquels la vitesse est calculée. Ce mode pourra être utilisé pour limiter les pollutions par hydrocarbure. Dans un cinquième mode de réalisation des bases de données dynamiques sur les bruits aériens et des capteurs de microphone pourront être pris en compte pour communiquer un vecteur-vitesse permettant d’éviter les zones de niveau sonore supérieures à un seuil fixé par des considérations environnementales, par tous les bateaux pour lesquels la vitesse est calculée. Ce mode pourra être utilisé pour diminuer la pollution au voisinage d’un port. Dans un sixième mode de réalisation des bases de données dynamiques sur la consommation de carburant des navires et des capteurs de consommation de carburant pourront être pris en compte pour communiquer un vecteur-vitesse pour limiter la consommation de carburant et les émissions polluantes notamment le CO2, NO2, NOx, SOx. L’invention permet ainsi de disposer d’un procédé écologique et économe en énergie de pilotage d'un bateau minimisant ses effets sur l'environnement, de mise en œuvre immédiate, normalisée et extensible utilisant les opérations suivantes: - collecter des informations environnementales au moyen d'un réseau de capteurs environnementaux - collecter des informations techniques sur le bateau et la position du bateau - calculer une trajectoire pour le bateau comprenant la position du bateau et minimisant l'impact environnemental sur la trajectoire, au moyen des informations environnementales et des informations techniques - transmettre au bateau le vecteur-vitesse sur la trajectoire à la position du bateau. La prise en compte d’une trajectoire de bout-en-bout pour un navire permet par exemple, sachant qu’un navire sera pris dans un embouteillage de navires à son arrivée à un port, de le ralentir ou de le détourner pour éviter des habitats d’animaux marins, des pollutions aériennes et sonores néfastes à la santé des équipages ou des citoyens au voisinage du port ou des pollutions de l’eau notamment des nappes hydrocarbures ou la corrosion ayant un effet sur la faune et les habitats marins. La prise en compte ultérieure du résultat de l’invention peut être automatique, le vecteur-vitesse étant communiquée à un pilote automatique du navire ou manuelle par un capitaine. L’invention est susceptible d’application industrielle dans le domaine de l’aide à la navigation maritime écologique. On entendra expressément dans toute la demande que le réseau de télécommunication pour le bateau est soit le réseau AIS, soit une modification du réseau AIS permettant la réception de messages, soit un réseau un mixte comportant un réseau AIS pour l’émission et un réseau de télécommunication séparé de l’AIS pour la réception des messages avec les vecteurs vitesses calculés. Ce réseau pouvant être notamment: des satellites de communication, VHF, wifi, GPRS, 5G. Dispositif qui comprend un réseau de télécommunications, une première interface entre le réseau de télécommunications et un pilote automatique d’un navire, la première interface étant apte à recevoir du réseau une consigne de vecteur-vitesse pour le navire et à la transmettre au pilote automatique comme consigne de pilotage du navire, une deuxième interface entre le réseau de télécommunications et un réseau de capteurs environnementaux, la deuxième interface étant apte recevoir, en provenance des capteurs, des informations sur la navigation maritime et à émettre les informations sur la navigation maritime sur le réseau de télécommunications, et une troisième interface entre le réseau de télécommunications et un calculateur, la troisième interface étant apte à recevoir les informations émises par la deuxième interface, à calculer un vecteur-vitesse optimal pour le navire, lui permettant de respecter des règles de navigation maritimes en fonction des informations en provenance des capteurs environnementaux et à diffuser à la première interface, le vecteur vitesse optimal comme consigne de vecteur-vitesse pour le navire. Dispositif selon la revendication 1dans lequel le réseau de télécommunication comprend des balises AIS. Dispositif selon la revendication 1dans lequel le réseau de capteurs environnementaux comprend des hydrophones. Dispositif selon la revendication 1dans lequel le réseau de capteurs environnementaux comprend des capteurs de bruit aérien. Dispositif selon la revendication 1dans lequel le réseau de capteurs environnementaux comprend des capteurs de pollution de l'air. Dispositif selon la revendication 1dans lequel le réseau de capteurs environnementaux comprend des capteurs de pollution de l’eau. Procédé de pilotage d'un bateau minimisant ses effets sur l'environnement, comprenant les étapes suivantes: - collecter des informations environnementales au moyen d'un réseau de capteurs environnementaux - collecter des informations techniques sur le bateau et la position du bateau - calculer une trajectoire pour le bateau comprenant la position du bateau et minimisant l'impact environnemental du bateau sur la trajectoire, au moyen des informations environnementales et des informations techniques - transmettre au bateau le vecteur-vitesse sur la trajectoire à la position du bateau.