Brevet FR3149293A1 — publié le 20241206

Procédé comprenant les étapes suivantes: - réaliser, pour un type de navire, un modèle pour un calcul d’une pollution marine des navires du type, en fonction d’une vitesse des navires du type; - prédire la vitesse d’un navire du type, à partir de nombreuses positions en mer, présentes ou passées, de navires du type; - prédire la pollution marine du navire du type, à partir de la vitesse du navire du type, via le modèle ; - communiquer au navire du type la pollution marine prédite, via un réseau de télécommunications ; - asservir la position en mer au fil de temps du navire du type, en fonction de la pollution marine communiquée, pour réduire la pollution marine causée par le navire du type. Prédiction et réduction de la pollution marine d’un navire L’invention concerne le domaine de la réduction d’une pollution marine sur un navire en déplacement en mer sur une trajectoire. Dans l’art antérieur, il est difficile de mesurer un niveau de pollution, par exemple sonore ou d’émission de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, pour un navire en mer, en route vers un port, selon une trajectoire définie via des positions géographiques du navire au fil du temps. En effet, si la mesure est effectuée en dehors des navires, elle impose un grand nombre de capteurs répartis de façon aléatoire sur le globe terrestre, ce qui est impraticable. De plus, si cette mesure est effectuée à bord des navires, elle nécessite l'accord du propriétaire du navire et sa coopération active, car concrètement, le navire doit être immobilisé à quai pour procéder à l'installation et nécessite au moins une adaptation électrique ce qui n'est pas toujours praticable ainsi qu’une maintenance des capteurs pour éviter une dérive de la mesure. Une telle mesure embarquée est donc contraignante et, en pratique, impossible à mettre en œuvre à grande échelle sur tout navire. Dans l’art antérieur, les mesures de pollution ne sont apparemment pas possibles à une échelle mondiale et semblent être soumises à l'aval des armateurs et à leur coopération active et permanente, ce qui pose des problèmes difficiles de déploiement, de contrôle et de vérification. La mesure d’un niveau de pollution d’un navire en mer est donc un problème difficile pour l’art antérieur alors qu’elle est souhaitable à des fins d’estimation ou de contrôle de la pollution marine, en vue de sa réduction. Dans ce contexte, l’invention est un procédé comprenant les étapes suivantes: - réaliser, pour un type de navire, un modèle pour un calcul d’une pollution marine des navires du type, en fonction d’une vitesse des navires du type; - prédire la vitesse d’un navire du type, à partir de nombreuses positions en mer, présentes ou passées, de navires du type; - prédire la pollution marine du navire du type, à partir de la vitesse du navire du type, via le modèle ; - communiquer au navire du type la pollution marine prédite, via un réseau de télécommunications ; - asservir une position en mer au fil de temps du navire du type, en fonction de la pollution marine communiquée, pour réduire la pollution marine causée par le navire du type. Dans des variantes du procédé : - la pollution marine est une pollution sonore ; - la pollution marine est une émission d’un gaz à effet de serre ; - les nombreuses positions en mer, présentes ou passées de navires du type sont des positions AIS de navires du type ; - le réseau de télécommunications pour communiquer au navire la pollution marine prédite est un réseau AIS ; - l’asservissement de la position en mer au fil du temps du navire du type est un asservissement de la vitesse du navire du type ; - l’asservissement de la position en mer au fil du temps du navire du type est un asservissement de la trajectoire du navire du type. Le principe général de l’invention pour un navire apparaît ainsi d’une part de réaliser un modèle d’une pollution marine du navire à partir de caractéristiques techniques de ce navire, comme sa taille, son architecture, son moteur, etc… qui définissent un type de navire dont le navire fait partie, le modèle étant variable en fonction de la vitesse du navire, et d’autre part de prédire la vitesse du navire à partir d’un ensemble de ses positions en mer, au fil du temps, pour prédire sa pollution marine via le modèle et lui communiquer cette prédiction pour lui permettre de réduire sa vitesse ou d’adapter sa trajectoire pour réduire sa pollution. Cette réduction s’étend à tout autre navire pour lequel le modèle est applicable, i.e. à tous les navires d’un même modèle et permet d’envisager la réduction de la pollution marine pour tout navire connu, en ajoutant des modèles en tant que de besoin. La liste des figures de la présente demande est vide. Dans un premier mode de réalisation, on modélise par le biais de mesures disponibles auprès d’un constructeur de navire ou d’un armateur, un niveau de pollution sonore d’un navire en fonction de sa vitesse. Par exemple, le niveau sonore de son moteur pour la rotation de l’arbre moteur peut être relié via les caractéristiques de l’hélice ou des hélices à la vitesse du navire et il est donc possible par de simples opérations d’exécution d’obtenir un modèle représentant un niveau de bruit prédit par modélisation en fonction de la vitesse du navire dans l’eau. Ce modèle réalisé pour un navire sera utilisable plus généralement pour un type de navire donné connu par ses caractéristiques de dimensionnement : moteur, poids de la coque, hélices, etc …Il sera aussi possible de vérifier, si nécessaire, le modèle en faisant passer un navire d’un type donné devant un hydrophone, ou un microphone à des vitesses différentes, pour réaliser le modèle de façon pratique, et calibrer le niveau de pollution sonore dans l’eau ou dans l’air de tout navire du même type que le navire ayant servi à la calibration et à la réalisation du modèle. Il est aussi possible d’utiliser des modèles connus de l’art antérieur et vérifiés ou certifiés, permettant de calculer le niveau sonore d’un navire à partir de ses caractéristiques techniques. Il est encore possible d’utiliser des modèles de propagation sous-marine des ondes sonores pour calculer une pollution sonore, par exemple pour les mammifères marins, à différentes distances de la source d’émission sonore constituée par le navire. Dans ce premier mode, un navire en mer est relié par un réseau de télécommunications à une station à terre ou une plateforme fixe disposant de moyens de calcul comme des serveurs. Ce réseau peut prendre en charge l’émission depuis le navire de ses coordonnées GPS ou de sa position, via le système AIS, éventuellement par satellite, et la réception à bord d’une consigne de vitesse via ce même réseau. Le navire communique ainsi via le réseau de télécommunications sa position au fil du temps. De cette façon, il est possible de calculer de façon connue une vitesse moyenne du navire sur sa trajectoire, par le quotient de la distance entre deux positions consécutives du navire divisée par la durée entre ces deux positions consécutives. Une fois cette vitesse moyenne calculée, on l’assimilera à une vitesse instantanée constante sur le segment de droite joignant les deux positions consécutives repérées dans le fil du temps et on pourra ainsi attribuer un niveau de pollution sonore au navire sur ce segment à partir du modèle, au besoin par interpolation entre les points du modèle. Un tel modèle peut être aisément représenté dans un calculateur comme un serveur, par un tableau statique à deux colonnes, une pour les vitesses et l’autre pour les niveaux de bruits correspondants, issus d’une application du modèle. Il sera possible aussi de programmer une fonction dans un calculateur pour obtenir numériquement le niveau de pollution marine, ici un niveau sonore, à partir de l’entrée de la vitesse du navire comme argument d’une fonction. En fonction de la zone d'intérêt : zone réglementée, zone à fort intérêt écologique ou zone présentant une forte probabilité de présence d'animaux marins à protéger, il sera possible d’utiliser des modèles plus ou moins précis afin de calculer une pollution sonore précise dans ces zones ou encore d’imposer une émission plus fréquente des positions pour obtenir une estimation de la vitesse plus précise à partir des positions des navires et une estimation de la pollution sonore améliorée via des modèles connus de l’art antérieur . L’homme du métier pourra, par exemple, utiliser des modèles de propagation acoustique, connus de l’art antérieur, parmi lesquels : « Recall of ANSI standard», « biases and limitations of Source Level collection in shallow water », modèle de Ross (« Ross model »), modèle de Randi (« Randi model »). Ces formules permettent de façon connue, par exemple d’obtenir une prédiction du niveau de bruit à une fréquence donnée, d’un navire dont on connaît le numéro IMO ou MMSI (obtenu par exemple de données AIS) et la longueur (éventuellement obtenue aussi de données AIS), une fois la vitesse du navire estimée, par exemple à partir des positions temporelles de ce navire (obtenues via des données AIS ou sur des clichés de satellites, par exemple). Dans un deuxième mode de réalisation, il sera possible de réaliser un modèle de l’émission de dioxyde de carbone ou d’un gaz à effet de serre, en fonction de la vitesse d’un navire donné et de généraliser l’utilisation de ce modèle à tout navire de même type. Le type pouvant être défini comme dans tous les modes de réalisation de l’invention, soit de façon littérale par comparaison des caractéristiques techniques du navire à celles d’un autre navire, soit de façon libérale, en attribuant un type à un navire si une modélisation permet de prédire un modèle identique ou proche pour sa pollution en fonction de la vitesse, à la précision souhaitée pour l’estimation du niveau de pollution. La vérification ou la certification d’un modèle pourra être vérifiée sur le terrain dans ce mode en embarquant un capteur dans la cheminée d’un navire et en mesurant le niveau de CO2 à différentes vitesses du navire pour le comparer aux estimations obtenues par le modèle choisi. Toutefois, tout modèle certifié dans l’art antérieur sera avantageusement utilisé pour la mise en œuvre de tous les procédés ou tous les dispositifs de la présente demande. De la même façon que dans le premier mode, la collecte de la position au fil du temps d’un navire, via la télécommunication de ses coordonnées GPS ( ou de position obtenues par tout système de positionnement), notamment via un réseau AIS (de tout type , par exemple : AIS-VHF classique avec transmission des informations AIS via la bande VHF ou S-AIS avec transmission des informations AIS via un réseau de satellites), permettra de calculer une vitesse moyenne du navire sur une trajectoire approchée par des segments de droites et de prédire une émission de CO2 moyenne du navire sur chaque segment de sa trajectoire approchée, par connaissance du modèle d’émission de gaz à effet de serre applicable au type attribué au navire. Par exemple, il sera possible de calculer l’émission de CO2 d’un navire au moyen de modèles publiés par exemple par l’IMO (International Maritime Organization, 2020, Fourth IMO Greenhouse Gas study. 2020). Des modèles utilisables peuvent, par exemple, être trouvés dans une publication de l’art antérieur comme : « Rakke, Stian Glomvik. 2016. Ship emission calculation from AIS ». Ces modèles prennent en compte principalement: la résistance de la coque du navire pour l’eau et l’air, en fonction de la dimension du navire (obtenue de données AIS, comme par exemple le numéro IMO ou MMSI), mais aussi des données tirées des messages AIS comme le tirant d’eau, les dimensions, ou encore des données calculées, comme la capacité du navire ou la consommation de carburant du navire. Il est ainsi possible comme dans le premier mode, avec un petit nombre de formules et d’hypothèses d’obtenir une prédiction des émissions de CO2 par un navire dans ce deuxième mode. On observe que l’invention peut être appliquée à tout dispositif comprenant un moyen de télétransmettre à terre la position d’un navire au fil du temps, sous réserve de pouvoir identifier un type de navire et de disposer d’un modèle pertinent pour le type de navire prédisant un indicateur d’un niveau de pollution, en fonction de sa vitesse. Tout indicateur de niveau de pollution modélisable pour un navire, en plus du niveau de pollution sonore ou d’émission de CO2, peut ainsi bénéficier de l’invention pourvu qu’un modèle de l‘indicateur de ce niveau de pollution du navire en fonction de la vitesse du navire, soit réalisé ou modélisé pour le navire et applicable à tout navire de même type. Partant d’un modèle existant dans l’art antérieur, il est ainsi possible avec ce modèle de calculer la pollution de tous les navires de même type dont la position est connue et avec des modèles pour les principaux types de navires d’obtenir une estimation vraisemblable de pollution marine mondiale. En augmentant le nombre de modèles, il est possible avec peu de modèles, c’est-à-dire un nombre comparable à celui des moteurs de pouvoir calculer un niveau mondial détaillé de pollution marine. De plus, il est possible en archivant les positions présentes et passées de navires de types identifiables, d’obtenir des estimations rétrospectives, actuelles ou prospectives de la pollution marine mondiale. Un dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention pour un navire, comprendra au moins un réseau de télécommunications, comme un réseau pouvant transmettre des coordonnées de position comme des coordonnées GPS ou AIS, et configuré et apte à collecter les positions géographiques de navires en fonction du temps, comprendra des calculateurs configurés et aptes à calculer la vitesse des navires en fonction du temps, comprendra des modèles configurés et aptes à permettre le calcul par ces serveurs, d‘un indicateur de niveau de pollution des navires à partir de la vitesse de ces navires, comprendra une interface de communication configurée et apte à transmettre l’indicateur de niveau de pollution à réseau télécommunications dont le navire fait partie et comprendra un asservissement de la position en mer au fil du temps du navire (trajectoire ou vitesse sur la trajectoire notamment). Il sera ainsi possible avec l’invention de diffuser un indicateur, i.e. une valeur, de niveau de pollution sur le réseau, d’émettre un indicateur de niveau de pollution vers le navire pour lui permettre d’asservir sa vitesse ou sa trajectoire de façon à minimiser le niveau de sa pollution ou d’envoyer une recommandation de vitesse à un navire, voire d’asservir sa vitesse automatiquement au moyen des informations de l’indicateur de niveau de pollution ou de la vitesse, pour limiter la pollution marine à l’échelle d’un navire comme à l’échelle mondiale. Il sera de façon équivalente possible de changer la trajectoire d’un navire pour réduire toute pollution dont il est à l’origine (notamment : bruit acoustique aérien ou sous-marin, dioxyde de carbone ou tout gaz à effet de serre). . Une réduction de la pollution marine à grande échelle est donc envisageable par les procédés ou les dispositifs selon la présente demande. De nombreuses positions en fonctions du temps de navires, passées et présentes, pourront être utilisées ou réutilisées pour estimer ou prédire un indicateur de niveau de pollution quelconque passé présent ou futur, dû au trafic maritime mondial, en utilisant à cette fin toutes les méthodes apparentées à l’intelligence artificielle. L’invention est susceptible d’application industrielle dans le domaine de l’estimation ou la prédiction de la pollution marine. Il est entendu, au sens de la présente demande, que tout système actif ou passif, permettant d’estimer la position au fil du temps d’un navire (i.e. son déplacement) et de la communiquer à un centre de calcul pour permettre le calcul de la la vitesse du navire, est adapté à la réalisation de l’invention. Ainsi l’utilisation d’un émetteur (GPS ou AIS) couplé à un réseau de télécommunications est un exemple de moyen actif adapté à l’invention et l’utilisation d’images optiques obtenues au fil du temps, via des satellites, sur lesquelles sont mesurés les déplacements de navires via un traitement d’image, est un exemple de moyen passif adapté à l’invention, utilisable sans nécessiter un émetteur mais néanmoins soumis à des conditions météorologiques favorables à une imagerie optique. L’enseignement de la présente demande s’étend aussi à des combinaisons de moyens actifs ou passifs s’exerçant simultanément ou séquentiellement, pour permettre la mesure à distance de la vitesse d’un navire. Il est aussi entendu que pour appliquer la présente demande à des positions futures en mer de navires, on pourra utilement sélectionner des positions futures à l’aide de systèmes de prédiction de trajectoire pour les navires, connus de l’art antérieur. Procédé comprenant les étapes suivantes: - réaliser, pour un type de navire, un modèle pour un calcul d’une pollution marine des navires du type, en fonction d’une vitesse des navires du type; - prédire la vitesse d’un navire du type, à partir de nombreuses positions en mer, présentes ou passées, de navires du type; - prédire la pollution marine du navire du type, à partir de la vitesse du navire du type, via le modèle ; - communiquer au navire du type la pollution marine prédite, via un réseau de télécommunications ; - asservir une position en mer au fil de temps du navire du type, en fonction de la pollution marine communiquée, pour réduire la pollution marine causée par le navire du type. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la pollution marine est une pollution sonore. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la pollution marine est une émission d’un gaz à effet de serre. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les nombreuses positions en mer, présentes ou passées de navires du type sont des positions AIS de navires du type. Procédé selon la revendication 1dans lequel l’asservissement de la position en mer au fil du temps du navire du type est un asservissement de la vitesse du navire du type. Procédé selon la revendication 1dans lequel l’asservissement de la position en mer au fil du temps du navire du type est un asservissement de la trajectoire du navire du type.