自律航海の実践への貢献

自律回避計画アルゴリズムを調べるためのモデル流域テストのシナリオを横切る。 （画像：MARIN）

（画像：MARIN）

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多くの議論と投機が自律的なセーリングを取り囲んでいます。 MARINはすべての答えを知っているようなふりをしていませんが、開発を支援するための実践的な取り組みを行っています。

船積みにおけるさらなる自律性の導入は、より高い安全基準を容易にすることを目指しますが、同時に、人員削減も目的としています。 MARINは自律航行に関連して3つの主要分野に焦点を当てています。私たちは、航海の安全に関する問題や、海上などの新しい人員の役割の定義を理解するために、交通管制に関して船を研究することが重要であると考えています。

さらに、自律航行をさらに研究するために、MARINはオランダの海運業界とともに、すでに新しい共同産業プロジェクトを開始しました。 「Autonomous Sailing」の中で、必要とされる利用可能な技術を見ていきます。ここでは、自律型セーリングの開発におけるさまざまな役割のコントロールと船型モデリングについて概説します。

コントロール
見出しなしでは、位置と軌道の制御、海洋保全と機動モデル検査は不可能であろう。システム全体のパフォーマンスに関する結論と予測には、必然的に制御対象システムのパフォーマンスも含まれます。したがって、可能な限り最良の制御はMARINにとって不可欠です。制御システムの性能は、仮定されていない限り、シミュレーションおよびモデル試験の結果を支配すべきではありません。制御システムは、様々な条件で船を定位置または軌道上に維持するために使用され、設置された発電機出力、スラスタ特性などの利用可能なすべての資源を最適に活用する必要があります。これが正しく行われないと、予測よりも（多くの）操作能力が低い船舶設計となる。

自律と制御の間には、並行した階層があります。制御は、より高いレベルの自律性のための避けられない基盤である：制御なし、自律性なし。自律の最低レベルは、人間の操作者による手動制御に対応する。最高の自律性レベルに準拠したシステムは、独自の計画を立案し、独自の決定を下し、制御システムを使用してそれを実行します。

港湾アプローチの安全性を検討するためにドッキングシミュレーションを実行する場合、シミュレーションモデルには、港に入って埠頭に沿って港に入るときに船を助ける港湾タグを現実的に割り当てて制御する決定アルゴリズムが含まれている必要があります。トラフィック分離スキーム設計を評価する際に、海上交通をシミュレートする場合も同様の課題があります。これらは、長期的なミッション計画を含めることができ、リスクの高い衝突状況を回避するために、ある種の「ループ内のオペレータ」モデルを組み込む必要があります。

モデル
MARINの時間シミュレーションモデルは、事前に危険な状況を予測するために使用されます。これにより、オペレータはオンボードでもオンショアでも、状況を十分に評価する機会が得られ、代替ソリューションが提供されます。これらのシミュレーションモデルが船舶の実際の挙動を反映し、実際の環境条件を組み込む方が良いほど、オペレータは危険な状況を特定し、実行のために最もリスクの低いシナリオを選択できるようになります。

海上安全に関する問題
操縦および経路/軌道予測能力の適切なモデリングに加えて、「検出および回避」アルゴリズムは交通紛争解決に関する知識も必要とする。後者は、複数の船舶および他の複雑なシナリオに対処しなければならない。これらのシナリオの紛争解決は、さまざまな視点を考慮する必要があります。彼らは、衝突規制（COLREGS）、地方条例、環境によって船舶の能力に課せられた純粋な物理的制限に従わなければなりません。

さらに、シーマンシーと予測可能性は他にも非常に重要な要素です。これらは、多くの場合、VHFを通じた直接接触によってのみ確認される交通状況に関する多くの「書かれていないルール」を反映しています。書かれていない規則は、例えば、近距離での遭遇中に保持される距離および/またはより戦略的で長期的な「明確な」動作を指す。両方のトラフィック（競合）ソリューションには、独自の安全性と経済性に基づくパラメータがあります。

新しいマニングの役割
各レベルの自治は、航路計画、気象評価、船の状態などの航海データ表現とのインターフェースに関する独自の課題を導入する。これらの表現の船上部分および海上部分の両方に、新しい設備能力および新しいオペレータ能力が必要となる。ここでも、検出および回避モデルは、適切かつ安全な臨界状況認識表現を生成するために使用され、出現して潜在的に競合する、または違反する交通状況に（時間的にも空間的にも）指し示す。

船の乗組員を完全に撤去するには、メンテナンスや修理を含むすべての船上機能に対して完全な自律性が必要です。シンプルなシステムと重要なシステムの冗長性が必要になります。 「オールエレクトリックシップ」は、自律型船にとって非常に魅力的な設計ソリューションとなるでしょう。さらに、全電気船は、再生可能エネルギーを使用してバッテリを充電することを条件に、排出量を大幅に削減するという利点があります。ここでは、最初に実践されているステップのいくつかを概説しました。既に述べたように、自治セーリング合同産業プロジェクトはすでに進行中です。さらに、モデルテストプログラムは、自律回避手法（「交差」および「通過」）の現在の状態/機能を調査します。


（ Maritime Reporter＆Engineering Newsの 2018年3月版に掲載されているように）