Adanav

Adaptives Navigationssystem zur präzisen Lage-, Kurs- und Geschwindigkeitsregelung von Schiffen mit neuen Antrieben

Logo Die deutsche Schiffbauindustrie hat nur dann eine Zukunft, wenn sie sich auf High-Tech-Marktsegmente konzentriert. Der Schiffbau muss die Effizienz und Sicherheit sowie den Umweltschutz mit höherer Leistungsfähigkeit kombinieren. Es kommt u. a. darauf an, eine größere Wirtschaftlichkeit der Schiffe bei gleichzeitig höherer Sicherheit und einer optimalen Umweltverträglichkeit des Schiffsverkehrs zu erreichen. In dem Bereich „Komplexe und hoch spezialisierte Schiffe“ fördert das BMBF im Programm „Schifffahrt und Meerestechnik für das 21. Jahrhundert“ deshalb die Entwicklung:

  • komplexer Spezialschiffe wie Öl-, Chemikalien- und Flüssiggastanker,
  • innovativer Antriebe, die sich durch optimalen Kraftstoffverbrauch und minimalen Schadstoffausstoß auszeichnen,
  • präziser und zuverlässiger Manövrier- und Navigationssysteme und
  • von Lösungen, die mehr Sicherheit für Mensch und Umwelt sowie für Schiff und Ladung bieten.

Das Projekt ADANAV ist mit der Idee eines neuartigen, präzisen Manövrier- und Navigationssystems auf den dritten Programmpunkt ausgerichtet. Es wird im Bereich des Schiffsbetriebes einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung (schnelleres und sicheres Manövrieren) und im weiteren Sinne einen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit des Seeverkehrs und zum Schutz der Meeresumwelt durch die Vermeidung von Kollisionen und Strandungen liefern.

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gefördert vom:


Überblick

Verbundprojekt:

AdaNav

Thema:

Adaptives Navigationssystem zur präzisen Lage-, Kurs- und Geschwindigkeitsregelung von Schiffen mit neuen Antrieben

Laufzeit:

01.10.2004 bis 30.09.2007

Zusammenfassung:

Heutige Bahnregelungssysteme sind nicht in der Lage, schnelle Schiffe bzw. Schiffe mit neuen Antriebsformen (z.B. POD) sicher in extremen Situationen zu steuern. Das Ziel des Projektes liegt deshalb in der Entwicklung eines neuartigen adaptiven Bahnregelungssystems, das mit geringem Aufwand vom Servicepersonal parametriert werden kann und insbesondere neuartige Antriebe sicher steuern kann. Da diese Technik bisher nicht an Bord eingesetzt wurde, liegt ein Schwerpunkt des Projektes im Aufbau einer vergleichenden Erprobungsplattform, mit der jederzeit sicher zu bekannten Regelalgorithmen zurückgewechselt werden kann. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in ausführlichen Tests im Schiffsführungs-Simulator (SHS) des Maritimen Simulationszentrums in Warnemünde (MSCW) und in der automatischen Generierung der optimalen Manöverfolge im Hafen.

Bearbeiter:

FKZ

Teilprojekte:

SAM Electronics GmbH,
Hamburg

03SX198

Projektkoordinator, &
"Vergleichende Reglerstrukturen für neue Antriebsarten"

Rheinmetall Defence Electronics GmbH,
Bremen

03SX198A

"Neue Eigenschiffsmodelle für Schiffsführungssimulatoren"

Universität Rostock,
Institut für Automatisierungstechnik

03SX198B

"Modulare Regelung auf Schiffen"

Hochschule Wismar,
FB Seefahrt

03SX198C

"Untersuchungen zu optimierten Bedienstrukturen für neuartige Manövriereinrichtungen"

Schiffahrtsinstitut Warnemünde e.V.

03SX198D

"Integrierte Sensorik für präzise Manöverfahrt in engen Revieren"

Fördersumme:

2.315 T€

Koordinator:

Herr Karl-Christian Ehrke,
SAM Electronics GmbH
Behringstraße 120
D-22763 Hamburg

Teilprojekt: Integrierte SEnsorik für Präzise MANöverfahrt in engen Revieren (SEPMAN)

1. Stand von Wissenschaft und Technik

In der modernen Schifffahrt stützt sich die derzeitig integrierte Navigation für konventionelle Seeschiffe auf Kurs- und Bahnpiloten, deren Automatismen sich im Wesentlichen auf die Sensorik der satellitengestützten Positionsbestimmung und die Radarinformationen stützen. Die Satellitenortungssysteme bieten die Möglichkeit der Referenz zu Umgebungsbeschreibenden ECDIS-Systemen. Bekannte Fehler und Einschränkungen des Ortungssystems erlauben keine ausreichend präzise Lagedarstellung des Schiffes. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Konturen des See- oder Hafengebietes durch das Kartenmaterial hinreichend genau beschrieben sind. Die Referenz zur Lage des Schiffes zu diesen Konturen wird gegenwärtig nicht autark durch unabhängige Bordsensoren ermittelt. Weiterhin beschränkt sich der derzeitige Automatisierungsgrad bei der Schiffsführung auf das selbständige Abfahren von manuellen Wegpunkten mittels Bahnführungssystemen, die eventuelle Abweichungen von der geplanten Sollbahn durch interne Reglerstrukturen kompensieren. Der Einsatz dieser Systeme beschränkt sich allerdings auf die offene See, denn bei einem eingeschränkten Manöverraum und einer nicht kontinuierlichen Sollbahn versagen diese Systeme.

2. Begründung/Zielsetzung der Untersuchung

Das Ziel dieses Projektes liegt in der Entwicklung einer neuartigen Manöverhilfe. Der Untersuchung des zur Verfügung stehenden Manöverraums in räumlich eingeschränkten Revieren kommt eine große Bedeutung hinsichtlich der Leichtigkeit und Effizienz beim Manövrieren zu. Dahingehend ist die Gewinnung von optimalen Manövrierfreiflächen mit Berücksichtigung zugrunde liegender Schiffsparameter zu untersuchen, da dies derzeit im Ermessen des Nautikers liegt und stark vom Grad seiner Erfahrung und Vertrautheit mit der Umgebung abhängt.

3. Methode

In dem Vorhaben ADANAV - Teilprojekt SEPMAN wurden grundsätzlich neue automatisierungstechnische Ansätze untersucht. Zur Problemlösung wurden Prinzipien der regelbasierten Expertensysteme analysiert und herangezogen. Es wurde ein Basissatz an Regeln und Selektionsverfahren erarbeitet, welche die Suche nach einer optimalen Manöverbahn unter Berücksichtigung der Umgebungssituation lenken und das Bewegungsverhalten des betrachteten Schiffes berücksichtigen.

4. Ergebnis

Als Ergebnis der Forschungsarbeit ist eine Software zur automatischen Bahnsuche im begrenzten Manöverraum entstanden. Entsprechend der Steuerungsmöglichkeiten des hinterlegten Schiffsmodells wird ein Routenvorschlag durch das zu Grunde liegende regelbasierte Expertensystem generiert. Es kann ausgehend von einer definierten oder auch durch Sensorik übertragene Startsituation eine Manöverbahn zu einem gewünschten Zielvektor automatisch generiert werden, dabei enthält die generierte Wegpunktliste Parameter wie Position, geforderter Kurs, Geschwindigkeit, Rate of Turn, zurückgelegte Weglänge und Zeitstempel. Das Verfahren zum Generieren und Darstellen der Sollbahn kann für die weiterführende Nutzung und Integration in bestehende Systeme verwendet werden