(57)【要約】本発明の態様は、船舶を制御するコンピュータシステムおよびコンピュータ化された方法に関し得る。実施形態は、制御装置によって、測位システムから船舶の位置を受信することと、制御装置によって、少なくとも１つのデータベースから地理的データを受信することであって、地理的データは少なくとも海底深度の地図を含み得る、受信することと、制御装置によって、船舶の進行方向および速度を受信することと、制御装置によって、船舶の前方の安全ゾーンを、船舶の位置、進行方向および速度に基づいて計算することと、受信した地理的データに基づいて、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別することと、制御装置によって、臨界海底深度が安全ゾーン内で識別されたときに、船舶の推進装置の状態を変更することと、を含み得る。【選択図】図２Ｃ
2021530828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶を制御する方法であって、
制御装置によって、測位システムから前記船舶の位置を受信するステップと、
前記制御装置によって、少なくとも１つのデータベースから地理的データを受信するステップであって、前記地理的データは少なくとも海底深度の地図を含む、受信するステップと、
前記制御装置によって、前記船舶の進行方向および速度を受信するステップと、
前記制御装置によって、前記船舶の位置、進行方向および速度に基づいて、前記船舶の前方の安全ゾーンを決定するステップと、
前記制御装置によって、受信した前記地理的データに基づいて、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別するステップと、
前記制御装置によって、安全ゾーン内で臨界海底深度が識別された場合に、前記船舶の推進装置の状態を変更するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記船舶の前記推進装置の状態を変更するステップは、前記船舶の速度を低下させるステップと、前記推進装置から前記船舶のエンジンを係合解除するステップと、動的位置決めシステム（ＤＰＳ）を起動させるステップと、風向に向かって前記船舶を操縦するステップと、前記船舶の針路を変更するステップと、のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、安全ゾーンを決定するステップは、前記船舶巡航中に安全ゾーンのマージン距離を動的に更新するステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別するステップは、
前記船舶の喫水および所定の安全深度に基づいて、有効海底深度を計算するステップを含む、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記船舶の前方の安全ゾーンを決定するステップは、
前記船舶の座礁の予定時刻を計算するステップを含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、予定座礁時刻を計算するステップは、必要な前記船舶の減速度を計算するステップを含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、必要な前記船舶の減速度を計算するステップは、現在の巡航速度から係合速度までの前記船舶の減速度を計算するステップを含み、係合速度は、エンジンが前記推進装置と係合することができる、または前記推進装置から係合解除することができる、速度である、方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、必要な前記船舶の減速度を計算するステップは、係合速度から巡航方向でゼロ速度までの前記船舶の減速度を計算するステップをさらに含む、方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、前記船舶の減速度を計算するステップは、巡航速度から巡航方向でゼロ速度までである、方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の方法であって、アラートを、計算された予定座礁時刻に追加することをさらに含む、方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法であって、
前記船舶の位置での実際の海底深度のリアルタイム測定を、前記船舶に関連付けられた深度センサから受信するステップと、
前記実際の海底深度を、受信された前記地理的データから前記船舶の位置での海底深度と比較するステップと、
受信された前記地理的データに含まれる海底深度を、比較に基づいて補正するステップと、
をさらに含む方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法であって、
船舶特性を受信するステップと、
前記船舶特性にも基づいて安全ゾーンを計算するステップと、
をさらに含む方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法であって、船舶特性は、前記船舶の種類と、前記船舶によって運ばれる貨物の重量と、前記船舶上の貨物の分布と、前記船舶の寸法と、のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記船舶が航行している領域で気象データを受信するステップと、
気象データにも基づいて安全ゾーンを決定するステップと、
をさらに含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記気象データは、風速と、風向と、高潮および低潮と、流れと、のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記気象データは、データベースと、前記船舶に関連付けられた少なくとも１つのセンサと、のうちの少なくとも１つから受信される、方法。
【請求項１７】
船舶を制御するシステムであって、
命令を格納するメモリと、
制御装置であって、
測位システムから前記船舶の位置を受信し、
少なくとも１つのデータベースから地理的データを受信し、前記地理的データは少なくとも海底深度の地図を含み、
前記船舶の進行方向および速度を受信し、
前記船舶の前方の安全ゾーンを、前記船舶の位置、進行方向および速度に基づいて、決定し、
受信された前記地理的データに基づいて、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別し、
臨界海底深度が安全ゾーン内で識別されたときに、前記船舶の推進装置の状態を変更するように、
構成された制御装置と、
を備えるシステム。
【請求項１８】
船舶を制御する方法であって、
制御装置によって、測位システムから前記船舶の位置を受信するステップと、
前記制御装置によって、少なくとも１つのデータベースから地理的データを受信するステップであって、前記地理的データは少なくとも海底深度の地図を含む、受信するステップと、
前記制御装置によって、前記船舶の進行方向および速度を受信するステップと、
前記制御装置によって、前記船舶の前方の安全ゾーンを、前記船舶の位置、進行方向および速度に基づいて、決定するステップと、
前記制御装置によって、受信された前記地理的データに基づいて、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別するステップと、
前記制御装置によって、臨界海底深度が安全ゾーン内で識別されたときに、ユーザーデバイスにアラートを送信するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が組み込まれる、２０１８年７月１５日に出願された「船舶を制御するシステムおよび方法」という名称の米国仮特許出願第６２／６９８，１５９号の利益を主張する。
【０００２】
本出願は、船舶の操縦および制御の分野に関し、より具体的には、本出願は、船舶の座礁を防止するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
海難事故の約２０パーセントは、岩礁、沿岸、浅瀬、その他の静的危険物に意図せず座礁した場合の座礁船によるものである。それは、非常に頻繁であり、船舶衝突に次ぐ。座礁は、人的負傷および死傷者、構造的損傷、貨物の落下、船舶の全損、保険金請求および同様のものにつながる可能性がある。最新式ナビゲーションシステム、新しい技術、および改善された安全対策があっても、海難は依然として発生し、船舶の座礁は、より頻繁な類型の事故の１つである。
【０００４】
ヒューマンエラーは座礁事故の主な原因である。プロのナビゲータでさえ、コミュニケーションの欠如、監視エラー、解析エラー、疲労および同様のものによって引き起こされるヒューマンエラーに悩まされている。
【０００５】
全地球測位システム（ＧＰＳ）や電子地図より前は、航海は、紙上にプロット／起草された海図のみに基づいて行われた。海図のデジタル化により、ＥＮＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｎａｕｔｉｃａｌ  Ｃｈａｒｔｓ）が開発された。ＥＮＣには、ラスターチャートとベクトルチャートの２つの主な種類がある。第１のものは、単に、論じた初期のペーパナビゲーションチャートのスキャンバージョンであるが、第２のものは、よりデータ指向である。非表示になっているが、特定の位置にあるデータは、（マウスをクリックするかボタンを押すことで）探すとすぐに表示される。ベクトルチャートＥＮＣは、電子チャート表示情報システム（ＥＣＤＩＳ）などのナビゲーションソフトウェアによって提供される。チャートプロッタＥＮＣは、チャート上に、船舶の位置、進行方向、および速度を表示し、レーダ、自動情報システム（ＡＩＳ）、または他のセンサからの追加情報を表示し得る。近年、アプリケーションによっては、チャートデータおよび船舶移動ベクトルに基づいて衝突の危険性を計算し、それに応じてアラートを発する「スマート動的アラート」が追加された。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの態様は、船舶を制御するコンピュータシステムおよびコンピュータ化された方法に関し得る。システムに含まれるメモリは、制御装置によって実行される命令を含むコードを含んでよく、船舶エンジンを制御し得る。いくつかの実施形態は、制御装置によって、測位システムから船舶の位置を受信することと、制御装置によって、少なくとも１つのデータベースから地理的データを受信することであって、地理的データは少なくとも海底深度の地図を含む、受信することと、制御装置によって、船舶の進行方向および速度を受信することと、制御装置によって、船舶の前方の安全ゾーンを、船舶の位置、進行方向および速度に基づいて決定することと、受信した地理的データに基づいて、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別することと、制御装置によって、臨界海底深度が安全ゾーン内で識別されたときに、船舶の推進装置の状態を変更することと、を含み得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、船舶の推進装置の状態を変更することは、船舶の速度を減少させること、推進装置から船舶のエンジンを係合解除すること、動的位置決めシステム（ＤＰＳ）を起動させること、風向に向かって船舶を操縦すること、および船舶の針路を変更すること、のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、安全ゾーンの決定は、船舶巡航中に安全ゾーンのマージン距離を動的に更新することを含み得る。いくつかの実施形態では、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別することは、船舶の喫水および所定の安全深度に基づいて有効海底深度を計算することを含み得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、制御装置によって、船舶の前方の安全ゾーンを決定することは、船舶の座礁の予定時刻を計算することを含み得る。いくつかの実施形態では、予想される座礁時刻を計算することは、必要な船舶の減速度を計算することを含み得る。いくつかの実施形態では、必要な船舶の減速度を計算することは、現在の巡航速度から係合速度までの船舶の減速度を計算することを含んでよく、係合速度は、エンジンが推進装置と係合することができる、または推進装置から係合解除することができる、速度である。いくつかの実施形態では、必要な船舶の減速度を計算することは、係合速度から巡航方向でゼロ速度までの船舶の減速度を計算することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、船舶の減速度を計算することは、巡航速度から巡航方向でゼロ速度までである。
【０００９】
いくつかの実施形態では、アラートを、計算された予想される座礁時刻に追加し得る。
【００１０】
いくつかの実施形態では、船舶の位置での実際の海底深度のリアルタイム測定は、船舶に関連付けられた深度センサから受信されてよく、実際の海底深度は、受信された地理的データから船舶の位置での海底深度と比較されてよく、受信された地理的データに含まれる海底深度は、比較に基づいて補正されてよい。
【００１１】
いくつかの実施形態では、船舶特性が受信されてよく、安全ゾーンは、船舶特性にも基づいて計算されてよい。いくつかの実施形態では、船舶特性は、船舶の種類、船舶によって運ばれる貨物の重量、船舶上の貨物の分布、および船舶の寸法、のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、気象データは、船舶が航行している領域で受信されてよく、安全ゾーンは、気象データに基づいて計算されてもよい。いくつかの実施形態では、気象データは、風速、風向、高潮および低潮、および流れ、のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、気象データは、データベース、および船舶に関連付けられた少なくとも１つのセンサ、のうちの少なくとも１つから受信される。
【００１３】
本発明の他の態様は、船舶を制御するコンピュータシステムおよびコンピュータ化された方法に関し得る。システムに含まれるメモリは、制御装置によって実行される命令を含むコードを含んでよく、船舶エンジンを制御し得る。いくつかの実施形態は、制御装置によって、測位システムから船舶の位置を受信することと、制御装置によって、少なくとも１つのデータベースから地理的データを受信することであって、地理的データは少なくとも海底深度の地図を含む、受信することと、制御装置によって、船舶の進行方向および速度を受信することと、制御装置によって、船舶の前方の安全ゾーンを、船舶の位置、進行方向および速度に基づいて決定することと、受信された地理的データに基づいて、安全ゾーン内の臨界海底深度の位置を識別することと、臨界海底深度が安全ゾーン内で識別されたときに、制御装置によって、ユーザーデバイスにアラートを送信することと、を含み得る。
【００１４】
本発明と見なされる内容は、本明細書の最後の部分において特に指摘され、明確に特許請求される。しかしながら、本発明は、その目的、特徴、および利点と共に、構成および動作方法の両方に関して、添付の図面と共に読まれるときに、以下の詳細な説明を参照することによって最も良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による船舶を制御するためのシステムの図である。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態による海での船舶の図である。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による海での船舶の図である。
【図２Ｃ】本発明のいくつかの実施形態による海での船舶の図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による船舶を制御する方法のフローチャートを示す。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による船舶への風の衝撃の図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による船舶の測定および計算された減速度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
当然のことながら、説明の明確化および簡潔さのために、図示されている要素は、必ずしも正確な縮尺率でない。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確化のために、他の要素に対して誇張されていることがある。さらに、適切であると考えられる場合、参照番号は、対応するまたは類似の要素を示すために、図面間で繰り返され得る。
【００１７】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的詳細について述べる。しかしながら、当業者には、本発明がこれらの具体的詳細なしに実施され得ることが理解されるであろう。他の例では、周知の方法、手順、および構成要素は、本発明を曖昧にしないように詳細には説明されていない。
【００１８】
ここで、本発明のいくつかの実施形態による船舶を制御するためのシステムの図である図１を参照する。いくつかの実施形態では、システム１００は、図２に示される船舶１０に含まれてよく、または独立したシステムであってよい。船舶は、例えば、貨物船、軍用艦艇、ヨット、小型ボート、潜水艦など、任意の推進方法を使用する任意のタイプの船舶であってよい。システム１００は、コンピュータ処理装置１１０、少なくとも１つの記憶装置１２０、ユーザーインタフェース１３０、および通信装置１４０を含み得る。処理装置１１０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、チップ、または任意の適切なコンピューティングデバイスもしくは計算デバイスであり得るプロセッサまたは制御装置１１２、オペレーティングシステム１１４、およびメモリ１１６を含み得る。システム１００は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、メインフレームコンピュータまたは同様のものに含まれ得る。プロセッサ（例えば、制御装置）１１２は、例えば、メモリ１１６などのメモリに格納された命令を実行することによって、本発明のいくつかの実施形態による方法を実行するように構成され得る。
【００１９】
オペレーティングシステム１１４は、調整、スケジューリング、アービトレーション、監視、制御、または処理装置１１０のその他の管理動作、例えば、プログラムの実行のスケジューリング、を含むタスクを実行するように設計および／または構成された任意のコードセグメントであってよく、またはそのようなコードセグメントを含んでよい。オペレーティングシステム１１４は、市販のオペレーティングシステムであってよい。メモリ１１６は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤ−ＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）メモリチップ、フラッシュメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、キャッシュメモリ、バッファ、短期記憶装置、長期記憶装置、または他の適切な記憶装置またはストレージ装置であってよく、またはこれらを含んでよい。メモリ１１６は、複数の、場合によっては異なる記憶装置であってよく、またはこれらを含んでもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、コンピュータ処理装置１１０は、プロセッサ１１２とメモリ１１６の両方がクラウド上に配置され得るように、クラウドベースの処理サービスでホストされてよく、システム１００は、例えば通信装置１４０を使用して、インターネットを介してクラウドと通信し得る。
【００２１】
メモリ１１６は、任意の実行可能コード、例えば、アプリケーション、プログラム、プロセス、タスクまたはスクリプト、を記憶し得る。実行可能コードは、船舶を制御するための命令、または本発明の実施形態による方法を実行するための任意の他のコードもしくは命令を含み得る。実行可能コードは、場合によってはオペレーティングシステム１１４の制御下でプロセッサ／制御装置１１２によって実行されてよい。
【００２２】
少なくとも１つの記憶装置１２０は、コンピュータ処理装置１１０にデータを提供するコンピュータ処理装置１１０の内部または外部のいずれかの任意の記憶装置であってよく、またはそれを含んでよい。いくつかの実施形態では、記憶装置１２０は、地理的データモジュール１２２（例えば、ＥＮＣ／ＧＩＳモジュール）を含み得る。地理的データモジュールは、ＥＮＣデータおよび／または地理的情報システム（ＧＩＳ）データ、または船舶に近接する海底深度の少なくとも地図を提供し得る任意の他のソースを含み得る。いくつかの実施形態では、記憶装置１２０は、船舶データ（例えば、特性）、船舶が航行する領域内の気象データおよび同様のものをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、気象データは、高潮および低潮海面および同様のものを含んでよい。
【００２３】
少なくとも１つの記憶装置１２０は、例えば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブ、ＣＤ記録可能（ＣＤ−Ｒ）ドライブ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）装置、または他の適切なリムーバブルおよび／または固定記憶装置であってよく、またはそれらを含んでよい。コンテンツは、記憶装置１２０に記憶されてよく、プロセッサ１１２によって処理され得るメモリ１１６に記憶装置１２０からロードされてよい。
【００２４】
ユーザーインタフェース１３０は、ユーザーが情報形式システム１００をアップロードまたは受信することを可能にし得る任意の入力または出力装置であってよく、またはそれらを含んでよい。例えば、ユーザーインタフェース１３０は、スクリーン、タッチスクリーン、マウス、キーボード、ラウドスピーカおよび同様のものを含み得る。いくつかの実施形態では、システム１００は、多機能ディスプレイに接続および表示されてよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、通信装置１４０は、ＬＡＮ、Ｗ−ＬＡＮ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、衛星通信手段および同様のものなどの、任意の形態の有線または無線通信形態を含み得る。例えば、通信装置１４０は、システム１００が、インターネットを介して外部データベースから情報、例えば、更新された気象データ、を受信することを可能にし得る。別の例では、通信装置１４０は、システム１００が、１つ以上のセンサ３０Ａ−３０Ｂおよび船舶に関連付けられた測位システム２０から情報を受信することを可能にし得る。
【００２６】
１つ以上のセンサ３０Ａ−３０Ｂは、ソーナー、深度センサ、風センサ（例えば、風プローブ）、動作感知装置、カメラ、レーダおよび同様のものを含んでよい。
【００２７】
いくつかの実施形態では、測位システム２０は、船舶の座標、船舶の対地船速（ＳＯＧ）および対地針路（ＣＯＧ）を提供し得る任意の全地球測位システム（ＧＰＳ）を含み得る。測位システム２０は、システム１００に含まれてよく、または外部であってシステム１００と通信してよい。測位システム２０は、ＧＰＳアンテナを含んでよく、ＧＰＳ衛星と通信するように構成されてよい。測位システム２０は、船舶の現在座標などの静的データも、船舶のＳＯＧおよびＣＯＧなどの速度および針路方向に関連する動的データも、提供するように構成されてよい。これらの３つの入力、位置、速度、および方向は、コンピュータ処理装置１１０が、例えばＥＮＣ／ＧＩＳモジュール１２２から、受信した沿岸／地面の位置にも基づいて、座礁する時間を推定することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、コンピュータ処理装置１１０は、直接または通信装置１４０を介して、船舶１０の推進装置と通信し、制御することができる。コンピュータ処理装置１１０は、推進装置の状態を変化させてよく、例えば、エンジンを停止させて推進を停止させてよい、または船舶の針路を変化させてよい。コンピュータ処理装置１１０は、図３の方法に関して詳細に論じたように、少なくともＥＮＣ／ＧＩＳモジュール１２２および測位システム２０から受信したデータを使用して、座礁する時間を推定し得る。現在の速度および方向での現在位置から、推定された座礁する時間が、所定の閾値未満である場合、コンピュータ処理装置１１０は、例えば、推進装置からエンジンを外すことによって、船舶を強制的に停止させ得る。いくつかの実施形態において、コンピュータ処理装置１１０は、推進装置に針路を変更するように命令してよく、例えば、船舶が帆船である場合、制御装置は、帆船を減速させるために、ボートを風に逆らってターンさせることができる。
【００２８】
ここで、海岸線５０または海底７０上の障害物６０からの位置にある船舶１０の側面図および上面図の図である図２Ａ−図２Ｃを参照する。海底深度は、船舶１０底部から海底７０までの実際の距離とは異なることができるＤと表される。保たれていれば、船舶１０が座礁するのを防ぎ得る、船舶１０の前方にある安全ゾーン１５は、図２Ｂおよび２Ｃに破線の長方形として示されている。安全ゾーン１５は、コンピュータ処理装置１１０によって決定されてよく、例えば、図３の方法に関して論じられるように、船舶１０の種類、船舶１０の速度および方向、ウォータードリフトおよび風況である、いくつかのパラメータに依存し得る。いくつかの実施形態では、安全ゾーン１５は、図２Ｃに示されるように、船首方向の各側面からのマージン１６を含んでよい。いくつかの実施形態では、マージン１６は、船舶の所定の設定に従って設定されてよく、船舶の寸法および種類に依存してよい。例えば、４５フィートの長さおよび６メートルビームの寸法を有するヨットは、ヨットの各側面から４メートルのマージンで設定し得る。いくつかの実施形態では、安全ゾーンのフロントマージンは、船舶巡航中に動的に更新され得る座礁の推定時刻に基づいて計算され得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ＧＩＳおよび／またはＥＮＣ地図から受信した海底深度は、海中の特定の地点で測定された可能な限りの最低深度を含み得る。従って、海底までの船舶１０底部の実際の距離は、異なることがあり、例えば、船舶１０喫水（例えば、船舶１０の寸法、種類および（例えば、積まれた／降ろされた）重量によって影響を受けることがある）、流れおよび同様のものである、いくつかのパラメータによって影響を受けることがある。船舶１０が、矢印でマークされた巡航コースで、例えば、海岸線５０または障害物６０に接近しているとき、図３の方法に関して開示および論述されたように、沿岸線５０または障害物６０に船舶１０が座礁するのを防ぐために、いくつかのパラメータが考慮されなければならない。
【００３０】
ここで、本発明のいくつかの実施形態による船舶を制御する方法のフローチャートである図３を参照する。実行するとき、図３の方法は、海底に、岩礁および同様のものに、船舶が座礁するのを防ぎ得る。図３の実施形態は、システム１００のコンピュータ処理装置１１０によって、または任意の他の適切な制御装置によって、実行され得る。ステップ３１０で、船舶（例えば、船舶１０）の位置は、測位システム（例えば、測位システム２０）から受信されてよい。例えば、船舶１０の位置座標は、船舶１０のＧＰＳから受信されてよい。
【００３１】
ステップ３２０で、地理的データは、少なくとも１つのデータベースからを受信されてよい。いくつかの実施形態では、地理的データは、船舶に近接する海底深度Ｄの地図を少なくとも含み得る。例えば、地理的データは、記憶装置１２０に含まれる地理的データモジュール１２２から、またはインターネットを介して外部データベースから、受信される、ＥＮＣ地図および／またはＧＩＳデータを含み得る。いくつかの実施形態では、モジュール１２２に格納された地理的データは、定期的に更新されてよい。
【００３２】
ステップ３３０で、予期される船舶の船首方位および速度は、センサまたはナビゲーションソフトウェアから計算装置１１０によって受信されてよい。例えば、予期されるＳＯＧおよびＣＯＧは、測位システム２０から受信された情報に基づいて受信または計算されてよい。さらに別の例では、予期される船首方位は、システムに同期させることができるスマートフォン、タブレット上の任意の電子ナビゲーションチャートまたは他の同様の携帯電話のアプリケーションなどの、ナビゲーションソフトウェアから受信されてよい。
【００３３】
ステップ３４０で、船舶の前方の安全ゾーンは、船舶の位置、進行方向、および速度に基づいて計算されてよい。例えば、計算装置１１０は、船舶１０の位置とＳＯＧおよびＣＯＧに基づいて安全ゾーン１５の寸法およびマージンを計算してよい。いくつかの実施形態では、船舶１０の前方の安全ゾーン１５のマージンは、船舶の座礁の推定時刻から計算されてよい。
【００３４】
いくつかの実施形態では、船舶の座礁の推定時刻は、その現在の巡航速度（例えば、ＳＯＧ）から進行方向（例えば、ＣＯＧ）で船舶１０の巡航を停止するのに要する時間を含んでよい。従って、予想される座礁時刻を計算することは、その巡航速度からゼロへの必要とされる船舶の減速度を計算することを含み得る。いくつかの実施形態では、計算は、現在の巡航速度から係合速度（当技術分野では「デッドスローアヘッド」速度としても知られる）までの船舶の減速度を計算することを含み得る。本明細書で使用されるように、係合速度は、エンジンが推進装置と係合または係合解除できる速度である。いくつかの実施形態では、計算は、係合速度から巡航方向でゼロ速度までの船舶の減速度を計算することをさらに含み得る。そのような計算の一例を以下に示す。
【００３５】
船舶の減速度ａは、式１によって定義され得る。
【数１】
2021530828.tif 000003
ここで、Ｆｄｒａｇは抗力であり、Ｍは船舶の質量である。
【００３６】
抗力Ｆｄｒａｇは、式２から計算され得る。
【数２】
2021530828.tif 000004
ここで、ＣＤは船舶の抗力係数、ρは水密度、Ｖは船舶の速度（ＣＯＧでのＳＯＧ）、Ａは水線下の船舶の断面である。従って、船舶の減速度ａは、式３から計算され得る。
【数３】
2021530828.tif 000005
【００３７】
いくつかの実施形態では、気象データは、減速度、従って安全ゾーンの寸法にさらに影響を及ぼし得る。気象データは、風速、風向、高潮および低潮および流れ、のうちの少なくとも１つを含んでもよい。従って、風力係数Ｋｗｉｎｄおよび／または流れ係数Ｋｃｕｒｒｅｎｔを減速度計算に加えてよい。例えば、強い向かい風は、必要な減速度を減少させ、船首方向の風ベクトルの投影が、船舶１０の停止に必要な減速度を増加させ得る図４に示されているように、強い走行風は、必要な減速度を増加させ得る。いくつかの実施形態において、風力係数Ｋｗｉｎｄは、予想される風に従って、０．５−１．５であるように較正され得る。いくつかの実施形態では、流れは同様の効果を有し得る。従って、流れ係数Ｋｃｕｒｒｅｎｔは、０．５−１．５の間になるように較正され得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、風速、風向、高潮および低潮、ならびに流れおよび同様のなどの、気象データは、データベースから受信されてよい、または、船舶１０に取り付けられた流量計、風センサおよび同様のものなどの、センサから受信されてよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、巡航方向（例えば、ＣＯＧ）における２つの減速度を計算し得る。第１の減速度ａ係合速度は、現在の巡航速度（例えば、ＳＯＧ）から係合速度までの減速度であり、第２の減速度ａ停止は、係合速度からゼロまでの減速度である。２回の減速中に船舶が移動する距離（ノットで）を計算する例を表すグラフを、図５に示す。これから分かるように、最初の１０秒間では、係合速度からゼロへの減速度よりも、巡航速度から係合速度への船舶の速度を減らすために、より大きな減速度が得られる。従って、図５による予期される座礁の時間は、３分である。従って、計算された安全ゾーンは、ＹＹＹマイルである。進行方向の安全ゾーンマージンは、開始位置、加速度、および初速度（例えば、ＳＯＧ）が進行方向（例えば、ＣＯＧ）で既知である場合、任意の既知の運動方程式を使用して計算され得る。いくつかの実施形態では、進行方向の安全ゾーンマージンは、船舶１０が巡航しているときに、リアルタイム、位置、ＳＯＧおよびＣＯＧで動的に更新されてよい。そのような減速度を達成する方法は、以下のステップ３６０で与えられる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、アラート時間が、安全係数として、座礁時間に追加されてよい。例えば、追加の３０秒が、拡張された安全ゾーンを計算するために、追加されてよい。例えば、巡航速度から係合速度に減速する時間は、１２０秒であってもよく、係合速度からゼロに減速する時間は、６０秒であってよく、アラート時間は、３０秒であってよい。従って、新たな予期される座礁時間は３．５分であり得る。
【００４１】
ステップ３５０で、安全ゾーンにおける臨界海底深度の位置が、例えば、受信された地理的データに基づいて、識別されてよい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、有効海底深度Ｄｅｆｆは、例えば、計算装置１１０によって計算され得る。有効海底深度Ｄｅｆｆは、船舶喫水および底部安全マージンＸｍとして定義され得る。有効海底深度Ｄｅｆｆを計算する例が、式４で与えられる。
【数４】
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ここで、Ｘｍ−は、システム１００のセットアップで定義され得る安全マージンであり、デフォルト値、例えば、２ｍ、３ｍ、４ｍ以上である。いくつかの実施形態では、Ｘｍは、船舶の寸法および種類に依存してよく、船舶が大きいほど、選択されるＸｍは大きくなる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、有効海底深度Ｄｅｆｆが、臨界海底深度よりも安全ゾーン（例えば、安全ゾーン１５）内の少なくとも１つの位置で海底深度よりも低いかが、識別され得る。
【００４４】
いくつかの実施形態では、臨界海底深度の識別情報の精度を高めるために、コンピュータ処理装置１１０は、例えば、１つ以上のセンサ３０Ａおよび３０Ｂから、追加のデータを受信してよい。いくつかの実施形態では、海底からの船舶１０の距離のより正確な決定は、実際の海深を測定するために深さゲージを使用することによって決定されてよい。いくつかの実施形態では、船舶の位置での実際の海底深度のリアルタイム測定は、船舶に関連する深度センサ（例えば、センサ３０Ａおよび３０Ｂ）から受信され得る。いくつかの実施形態では、実際の海底深度は、地理的データから受信した船舶の位置での海底深度と比較され得る。例えば、補正係数は、比較に基づいて計算されてよい。いくつかの実施形態では、受信された地理的データに含まれる海底深度は、比較に基づいて、例えば、補正係数を掛けることによって、補正されてよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、処理装置１１０は、深さゲージのオフセットを較正するために較正プロセスを実行してよく、それにより、海中の船舶１０の喫水を計算する必要がなくなる。例えば、既知の深さを有する既知の位置（例えば、港内）で、１つ以上の深さゲージは、既知の海底深さと比較される海底の深さの測定を行い得る。１つ以上の深さゲージは、例えば、船のへさき（船首）および／または船尾に配置されてよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、船舶の位置での予期される海底深度は、例えば、高潮／低潮を考慮に入れて、地理的データおよび日時に基づいてリアルタイムで計算されてよい。いくつかの実施形態では、ＥＮＣ／ＧＩＳから受信された平均海底深度は、特定の日時での船舶の位置での予期される高潮／低潮に従って補正されてよい。
【００４７】
ステップ３６０で、安全ゾーン内で臨界海底深度が識別された場合に、船舶の推進装置の状態が変更され得る。いくつかの実施形態では、計算装置１１０は、推進装置を制御して、例えば、巡航速度から係合速度まで、船舶の速度を低下させ得る。いくつかの実施形態では、計算装置１１０は、例えば、係合速度のときに、推進装置を制御して、船舶のエンジンを推進装置から係合解除させ得る。いくつかの実施形態では、計算装置１１０は、推進装置を制御して、動的位置決めシステム（ＤＰＳ）を起動させてよく、これにより、船舶１０を実質的にその現在位置に保ち得る。いくつかの実施形態では、計算装置１１０は、船舶を風に漂うことなくその位置に保つために、必要な推力を提供しながら、船舶を風向に向かって操縦するように推進装置を制御し得る。そのような操縦は、帆船（例えば、ケッチ、ジーベックおよび同様のもの）についてさえも、速度を減少させ、船舶を停止させることを可能にし得る。
【００４８】
いくつかの実施形態では、計算処理装置１１０は、衝突を回避するために、船舶の進路を変更し得る。例えば、計算処理装置１１０は、推進装置の攪拌システムを攪拌し、それにより、船舶１０を、例えば、海岸線５０または障害物６０から離れるように方向転換させ得る。
【００４９】
いくつかの実施形態では、ステップ３６０に加えて、またはステップ３６０に代えて、計算装置１１０は、臨界海底深度が安全ゾーン内で識別されたときに、制御装置によって、ユーザーデバイスにアラートを送信するように構成されてよい。ユーザーデバイスは、外部ユーザーデバイス（例えば、ユーザーの携帯電話、ラップトップコンピュータ、スマートウォッチおよび同様のもの）であってよい。いくつかの実施形態では、計算装置１１０は、ユーザーインタフェース１３０にアラートを送信するように構成されてよい。アラートは、音声、振動、視覚的警報、またはそれらの組み合わせであってよい。
【００５０】
本発明の特定の特徴が本明細書に例示および説明されたが、多くの修正、置換、変更、および均等物が、当業者には今や思い浮かぶであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、そのような修正および変更全てが本発明の真の趣旨に含まれるとしてカバーすることを意図していることを、理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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