KR101823030B1 - 선박의 위험환경 회피 시스템 및 이를 이용한 회피 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 주변환경정보와 선박의 동적 특성 파라미터값을 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되지 않도록 선박의 항해를 제어하여 위험 상황을 회피할 수 있도록 한 선박의 위험환경 회피 시스템 및 이를 이용한 회피 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 형상정보를 저장하는 데이터베이스와, 상기 선박의 주변환경 및 해당 선박의 모션정보를 측정하는 센서 시스템을 포함하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법으로서, 상기 데이터베이스에 저장된 선박의 형상정보와 상기 센서 시스템으로부터 측정된 모션정보를 이용하여 상기 선박의 동적 특성 파라미터값을 계산하는 단계; 상기 계산된 파라미터값과 상기 센서 시스템으로부터 측정된 파도 및 날씨를 포함하는 주변환경정보를 고려하여 결정된 상기 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되면 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않도록 상기 선박의 항해를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 형상정보를 저장하는 데이터베이스와, 상기 선박의 주변환경 및 해당 선박의 모션정보를 측정하는 센서 시스템을 포함하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법으로서, 상기 데이터베이스에 저장된 선박의 형상정보와 상기 센서 시스템으로부터 측정된 모션정보를 이용하여 상기 선박의 동적 특성 파라미터값을 계산하는 단계; 상기 계산된 파라미터값과 상기 센서 시스템으로부터 측정된 파도 및 날씨를 포함하는 주변환경정보를 고려하여 결정된 상기 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되면 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않도록 상기 선박의 항해를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 선박의 위험환경 회피 시스템 및 이를 이용한 회피 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 주변환경정보와 선박의 동적 특성 파라미터 값을 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되지 않도록 선박의 항해를 제어하여 위험 상황을 회피할 수 있도록 한 선박의 위험환경 회피 시스템 및 이를 이용한 회피 방법에 관한 것이다.
무인 선박 즉, 드론쉽(Drone Ship)은 선원 없이 자동으로 정해진 경로를 항해하고, 필요한 경우 원격 조정 통제센터에서 항해 및 기관부(예를 들면, 엔진, 방향타 장치)를 제어할 수 있는 선박을 말한다.
한편, 지상에서는 무인 선박 및 선단을 원격 조정하기 위한 원격 조정 통제 센터가 필요하며, 기술적인 문제 및 법적인 문제 등의 해결을 위하여 원격 조정 통제 센터에서는 선장 및 기관장이 직접 지휘 통솔을 수행해야 한다.
상술된 무인 선박은 대한민국 등록특허공보 제0734814호(2007.06.27) 외에 다수가 출원되어 있는 상태이다.
이러한 종래의 무인 선박은 자동항법 프로그램에 의해 수상 또는 수중에서 무인으로 자율적으로 운항을 제어하고, 예측하지 못한 악천후에도 미리 정해진 방향과 속도로만 움직이게 되어 운항의 안정성을 저해하게 된다.
또한 종래의 무인 선박이라 함은 예측하지 못한 날씨, 즉 악천후를 반영하지 않은 운항이므로 선박의 운항 경제성이 낮고 극단적일 경우 무인 선박의 전복, 침몰의 위험이 따른다.
본 발명의 목적은, 선박의 주변환경정보와 선박의 동적 특성 파라미터 값을 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되지 않도록 선박의 항해를 제어하여 위험 상황을 회피할 수 있도록 한 선박의 위험환경 회피 시스템 및 이를 이용한 회피 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 형상정보를 저장하는 데이터베이스와, 상기 선박의 주변환경 및 해당 선박의 모션정보를 측정하는 센서 시스템을 포함하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법으로서, 상기 데이터베이스에 저장된 선박의 형상정보와 상기 센서 시스템으로부터 측정된 모션정보를 이용하여 상기 선박의 동적 특성 파라미터 값을 계산하는 단계; 상기 계산된 파라미터 값과 상기 센서 시스템으로부터 측정된 파도 및 날씨를 포함하는 주변환경정보를 고려하여 결정된 상기 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되면 상기 위험상황 별 조건에 포함되지 않도록 상기 선박의 항해를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법이 제공된다.
상기 제어하는 단계는 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 위험조건을 벗어나기 위한 선박의 속도를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 선박의 속도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되지 않으면 상기 계산된 선박의 속도를 상기 선박 내 구비된 AES에 인가하여 상기 선박의 속도로 항해되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 각도를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 선박의 각도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 각도를 상기 선박 내 구비된 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 각도로 항해되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 속도 및 선박의 각도를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 선박의 속도 및 각도를 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 속도 및 각도를 상기 선박 내 구비된 AES 및 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 속도 및 각도로 항해되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위험상황별 조건은 선박의 속도와 파도의 속도가 같고 파도의 방향이 일정 방향을 갖는 제 1 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 파장이 최대파장기준과 최소파장기준을 벗어난 제 2 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 높이가 최대파고기준을 벗어난 제 3 조건, 배의 공진주기와 파도의 공진주기가 같은 제 4 조건, 선박의 횡적 복원력이 일정범위를 벗어난 제 5 조건을 포함하고, 상기 제어하는 단계는 상기 선박의 환경정보가 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나가 포함되면 상기 선박이 위험상황임을 알리는 알림정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 5 조건별로 설정된 회피용 가이드정보를 상기 데이터베이스에 저장하고 있으며, 상기 제어하는 단계는 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 포함되는 조건에 설정된 회피용 가이드정보를 이용하여 상기 선박의 항해를 제어하기 위한 선박의 속도, 각도, 또는 상기 선박의 속도 및 각도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법은 상기 제어하는 단계 이전에, 상기 선박의 출발지와 도착지까지의 항해 경로를 설정하는 단계; 상기 설정된 출발지와 도착지쪽으로 방향성을 갖는 일정한 거리의 여러개의 중간점을 생성하는 단계; 상기 생성된 여러개의 중간점별 날씨정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 날씨정보와 상기 무인 선박의 특성을 이용하여 생성된 여러개의 중간점의 안정성 및 연료 소비량을 계산하는 단계; 상기 계산된 여러개의 중간점의 안정성 및 연료 소비량에 따라 안정성이 보장되는 최소 연료 소비량의 중간점을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 중간점으로부터 일정한 거리의 중간점을 생성하여 상기 도착지까지의 중간점들로 항해 경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박의 주변환경 및 해당 선박의 모션정보를 측정하는 센서 시스템; 및 데이터베이스에 저장된 선박의 형상정보와 상기 센서 시스템으로부터 측정된 모션정보를 이용하여 상기 선박의 동적 특성 파라미터 값을 계산하고, 계산된 파라미터 값과 상기 센서 시스템으로부터 측정된 파도 및 날씨를 포함하는 주변환경정보를 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되지 않도록 상기 선박의 항해를 제어하는 항해 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템이 제공된다.
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 속도를 계산하고 계산된 선박의 속도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되지 않으면 상기 계산된 선박의 속도를 상기 선박 내 구비된 AES에 인가하여 상기 선박의 속도로 항해되도록 제어할 수 있다.
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 각도를 계산하고 계산된 선박의 각도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 각도를 상기 선박 내 구비된 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 각도로 항해되도록 제어할 수 있다.
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 속도 및 선박의 각도를 계산하여 계산된 선박의 속도 및 각도를 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 속도 및 각도를 상기 선박 내 구비된 AES 및 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 속도 및 각도로 항해되도록 제어할 수 있다.
상기 위험상황 별 조건은 선박의 속도와 파도의 속도가 같고 파도의 방향이 일정 방향을 갖는 제 1 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 파장이 최대파장기준과 최소파장기준을 벗어난 제 2 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 높이가 최대파고기준을 벗어난 제 3 조건, 배의 공진주기와 파도의 공진주기가 같은 제 4 조건, 선박의 횡적 복원력이 일정범위를 벗어난 제 5 조건을 포함하고, 상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나가 포함되면 상기 선박이 위험상황임을 알리는 알림정보를 출력할 수 있다.
상기 항해 시스템은 상기 제 1 내지 제 5 조건별로 설정된 회피용 가이드정보를 저장하고 있으며, 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 포함되는 조건에 설정된 회피용 가이드정보를 이용하여 상기 선박의 항해를 제어하기 위한 선박의 속도, 각도, 또는 상기 선박의 속도 및 각도를 계산할 수 있다.
상기 선박은 무인 선박일 수 있다.
상기 항해 시스템은 상기 선박의 출발지와 도착지까지의 항해 경로를 설정하고, 설정 항해 경로에 미리 정해진 가혹환경이 포함되어 있는 경우 상기 가혹환경이 포함된 경로의 직전 경로에서 도착지까지의 항해 경로를 재설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 선박의 주변환경정보와 선박의 동적 특성 파라미터 값을 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되지 않도록 선박의 항해를 제어하여 위험 상황을 회피할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 출발지와 도착지까지의 항해 경로를 설정하고, 설정된 선박의 출발지와 도착지간의 항해 경로별 날씨정보를 수집하여 수집된 날씨정보와 선박 특성을 이용해 선박의 안정성이 보장되는 최소연료 소비량의 중간점을 선택하고 선택된 중간점으로부터 일정한 거리의 중간점을 생성하여 도착지까지의 모든 중간점들로 최종 항해 경로를 생성함으로써 선박의 안정성이 보장되면서도 최소연료를 소비할 수 있는 경로로 운항되도록 하여 안전한 경로의 추종을 가능하고 유류비를 절감시킬 수 있게 한 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 항해 시스템을 설명하기 위한 블록도, 그리고
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 2는 도 1에 도시된 항해 시스템을 설명하기 위한 블록도, 그리고
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템을 설명하기 위한 블록도를 도시하고 있고, 도 2는 도 1에 도시된 항해 시스템을 설명하기 위한 블록도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템은 센서 시스템(10), 정보처리모듈(40), 육상의 서버(45), 항해시스템(50), 원격 조정 통제 센터(SCC: Shore Control Center)(60), AES(Engine Room Core Module)(70), 방향타 장치(80) 및 조정장치(90)를 포함하여 구성된다.
도 1에 도시된 선박의 위험환경 회피 시스템은 자율 운행이 가능한 무인 선박에 적용되는 위험환경 회피 시스템으로, 유인 선박에 적용되는 위험환경 회피 시스템은 센서 시스템(10), 항해 시스템(50), AES(70) 및 방향타 장치(80)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서도 선박을 무인 선박으로 한정하여 설명하기로 한다.
센서 시스템(10)은 무인 선박 내 설치된 각종 센서와 카메라로 구성된다. 각종 센서는 무인 선박의 주변환경을 측정하기 위한 예를 들면 날씨 측정 센서, 파도 측정 센서 및 바람 측정 센서와, 무인 선박의 주변에 위치하는 장애물의 식별을 위한 시각센서, 자율 항해를 위해 필요한 인자들을 측정하기 위한 센서, 예를 들면 속도 측정 센서, 방향 측정 센서 등이 포함된다.
정보처리모듈(40)은 센서 시스템(10)로부터 제공된 정보를 수신하고, 수집된 정보를 취합하여 가공된 선박 관련 데이터를 항해 시스템(50) 및 원격 조정 통제 센터(60)에 전송한다. 이때 정보처리모듈(40)은 가공된 선박 관련 데이터를 항해 시스템(50)에 전송된다. 필요한 경우 원격 조정 통제 센터(60)는 원격으로 조정된 조정 신호를 정보처리모듈(40)을 거쳐 조정 장치(90)에 전송되거나 항해 시스템(50)을 더 거쳐서 조정장치(90)에 전송된다.
항해 시스템(50)은 정보처리모듈(40)로부터 수신된 선박 관련 데이터 중 선박의 모션정보와, 데이터베이스(50a)에 저장된 선박의 형상정보 및 선박특성정보를 이용하여 선박의 동적 특성 파라미터 값을 계산하고 계산된 선박의 동적 특성 파라미터 값과 센서 시스템(10)으로부터 수신된 주변환경정보를 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되는지 여부를 판단하여 위험상황을 회피할 수 있도록 선박의 항해를 제어한다.
도 2를 참조하면, 항해 시스템(50)은 수신부(51), 계산부(52), 판단부(53) 및 항해 제어부(54)를 포함한다.
수신부(51)는 상술된 센서 시스템(10)으로부터 선박의 주변환경정보 및 선박의 모션정보를 수신한다.
또한, 수신부(51)는 센서 시스템(10)에 포함되어 있는 날씨 센서 및 파도 센서로부터 측정된 선박의 주변환경정보를 수신한다.
계산부(52)는 데이터베이스(50a)에 저장된 선박의 형상정보(예를 들면, 선박의 길이)와 수신부(51)를 통해 수신된 선박의 모션정보를 이용하여 선박의 동적 특성 파라미터값을 계산한다.
판단부(53)는 계산된 선박의 동적 특성 파라미터값과 수신부(51)를 통해 수신된 선박의 주변환경정보를 이용하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단한다.
미리 정의된 위험상황별 조건은 선박의 속도와 파도의 속도가 같고 파도의 방향이 일정 방향을 갖는 제 1 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 파장이 최대파장기준과 최소파장기준을 벗어난 제 2 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 높이가 최대파고기준을 벗어난 제 3 조건, 배의 공진주기와 파도의 공진주기가 같은 제 4 조건, 선박의 횡적 복원력이 일정범위를 벗어난 제 5 조건을 포함한다. 제 1 내지 제 5 조건별로 회피용 가이드정보가 설정되어 있다.
더 상세하게 설명하면, 판단부(53)는 선박의 동적 특성 파라미터 값과 선박의 주변환경정보를 고려하여 결정된 선박의 환경정보(즉, 파도의 각도, 파장, 파도의 높이, 파도와 만나는 주기와 롤링의 주기)가 상술된 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나의 조건에 포함되는 경우 선박이 위험상황에 있는 것으로 판단하고 그렇지 않고 제 1 내지 제 5 조건에 모두 포함되지 않는 경우 선박이 안전상황에 있는 것으로 판단한다.
판단부(53)의 판단결과, 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나의 조건에 포함되는 경우 계산부(52)는 위험상황의 조건이 될 예를 들면 아래의 수학식 1을 통해 회피를 하려는 선박의 속도를 계산한다.
여기서, Vs는 선박의 속도이고, Lpp는 선박의 길이이며, 
는 선박을 기준으로 하여 파도와 만나는 각도를 의미한다.
판단부(53)는 계산된 선박의 속도를 더 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건에 포함되는지 여부를 판단하고, 판단결과 선박의 환경정보가 제 1 내지 제 5 조건에 모두 포함되지 않는 경우 항해 제어부(54)는 계산된 선박의 속도로 항해를 제어한다.
판단부(53)의 판단결과, 계산된 선박의 속도를 더 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나의 조건에 포함되는 경우, 계산부(52)는 상술된 수학식 1을 통해 회피를 하려는 선박의 속도를 계산한다.
판단부(53)는 계산된 선박의 각도를 더 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건에 포함되는지 여부를 판단하고, 판단결과 선박의 환경정보가 제 1 내지 제 5 조건에 모두 포함되지 않는 경우 항해 제어부(54)는 계산된 선박의 각도로 선박의 항해를 제어한다.
또한, 판단부(53)는 계산된 선박의 속도 또는 계산된 선박의 각도를 더 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나의 조건에 포함되는 경우 계산된 선박의 속도 및 계산된 선박의 각도를 모두 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나의 조건에 포함되는지 여부를 판단한다.
판단부(53)의 판단결과, 계산된 선박의 속도 및 계산된 선박의 각도를 모두 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건에 포함되지 않는 경우 항해 제어부(54)는 계산된 선박의 속도 및 계산된 선박의 각도를 모두 반영하여 항해를 제어한다.
만일, 계산된 선박의 속도 및 계산된 선박의 헤딩방향을 모두 반영한 선박의 환경정보가 상술된 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나의 조건에 포함되는 경우 항해 제어부(54)는 선박이 위험상황임을 알리는 알림정보를 출력한다.
항해 시스템(50)은 선원에 의해 지정되거나 외부로부터 수신된 출발지 및 도착지를 이용하여 생성된 항해 경로에 따른 항해신호를 AES(70) 및 방향타 장치(80)에 전송하여 항해를 제어한다. 이때 항해신호는 AES(70)로 전송되어 무인 선박의 속도를 제어하거나, 방향타 장치(80)로 전송되어 무인 선박의 방향을 제어할 수 있다.
항해 시스템(50)은 선박에 설치된 센서뿐만 아니라, 위성에서 제공하는 날씨정보를 수신하여 출발지와 도착지까지의 항해 경로에 가혹환경조건이 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.
특히, 항해 시스템(50)은 선박의 출발지 정보와 도착지 정보를 설정하고, 설정된 출발지와 도착지쪽으로 방향성을 갖는 일정한 거리의 여러개의 중간점을 생성하여 생성된 여러개의 중간점별 날씨정보를 수집하고, 수집된 날씨정보와 선박의 특성을 이용하여 생성된 여러개의 중간점의 안정성 및 연료소비량을 계산하고, 계산된 여러개의 중간점의 안정성 및 연료 소비량에 따라 안정성이 보장되는 최소 연료 소비량의 중간점을 선택하고, 선택된 중간점으로부터 일정한 거리의 중간점을 생성하여 도착지까지의 중간점들로 항해 경로를 생성할 수 있다. 이때 항해 시스템(50)은 항해 경로를 계산하기 위해 전체 항해기간 동안의 날씨 데이터를 위성으로부터 제공받고, 그 다음에 항해 중일때 예를 들면 3일 단위의 날씨를 추가로 업데이트받으면서 항해 경로를 수정할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면 본 발명의 항해 시스템(50)은 선박의 모션정보 및 선박의 주변환경정보를 수신한다(S11). 선박의 모션정보는 예를 들면 선박의 롤링정보일 수 있다. 선박의 주변환경정보는 운항하는 선박의 현재 날씨 및 파도를 포함한다.
항해 시스템(50)은 데이터베이스(50a)에 저장된 선박의 형상정보와 선박의 모션정보를 이용하여 선박의 동적 특성 파라미터 값을 계산한다(S13).
항해 시스템(50)은 선박의 동적 특성 파라미터 값과 주변환경정보를 반영하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되는지 여부를 판단한다(S15). 미리 규정된 위험상황별 조건은 상술된 제 1 내지 제 5 조건을 포함한다.
상기 S15 단계의 판단결과, 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되지 않는 경우, 항해 시스템(50)은 상술된 S11 단계로 프로세스를 이동하여 선박의 모션정보 및 선박의 주변환경정보를 센서 시스템(10)으로부터 수신한다.
상기 S15 단계의 판단결과, 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황 별 조건에 포함되는 경우, 항해 시스템(50)은 선박의 형상정보와 주변환경정보를 상술된 수학식 1을 통해 회피를 하려는 선박의 속도를 계산한다(S17).
항해 시스템(50)은 계산된 선박의 속도를 더 반영한 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단한다(S19).
상기 S19 단계의 판단결과, 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되지 않는 경우 항해 시스템(50)은 계산된 선박의 속도로 항해되도록 항해제어신호를 AES(70)에 인가하여 선박의 속도를 제어한다(S20).
상기 S19 단계의 판단결과, 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는 경우 항해 시스템(50)은 선박의 각도, 즉 선박의 헤딩 방향을 계산한다(S21).
항해 시스템(50)은 선박의 헤딩 방향을 더 반영한 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단한다(S23).
상기 S23 단계의 판단결과, 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되지 않는 경우 항해 시스템(50)은 계산된 선박의 각도로 항해되도록 항해제어신호를 방향타 장치(80)에 인가하여 선박의 각도를 제어한다(S22).
상기 S23 단계의 판단결과, 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는 경우 항해 시스템(50)은 상술된 S17 단계에서 계산된 선박의 속도 및 상술된 S21 단계에서 계산된 선박의 각도를 더 반영한 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단한다(S25).
상기 S25 단계의 판단결과, 선박의 속도 및 선박의 각도를 더 반영한 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되지 않은 경우 항해 시스템(50)은 계산된 선박의 속도 및 선박의 각도로 항해되도록 항해제어신호를 각각 생성하여 AES(70) 및 방향타 장치(80)에 인가하여 선박의 속도 및 각도를 각각 제어한다(S26).
상기 S25 단계의 판단결과, 선박의 속도 및 선박의 각도를 더 반영한 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는 경우 항해 시스템(50)은 선박이 위험상황임을 알리는 알림정보를 제공한다(S27).
이렇게 함으로써 선박의 주변 환경에 위험요소가 있는 경우 선박의 속도, 각도 및 선박의 속도 및 각도를 조절하여 안정적인 운항을 가능하게 할 수 있다. 또한 안정적은 운항은 악천후 속 운항보다 선박의 운항 효율을 높일 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
10 : 센서 시스템 40 : 정보처리모듈
41 : 정보 수신부 42 : 정보 처리부
43 : 정보 전송부 45 : 육상의 서버
50 : 항해 시스템 50a : 데이터베이스
51 : 수신부 52 : 계산부
53 : 판단부 54 : 항해 제어부
60 : 원격 조정 통제 센터 70 : AES
80 : 방향타 장치 90 : 조정장치
41 : 정보 수신부 42 : 정보 처리부
43 : 정보 전송부 45 : 육상의 서버
50 : 항해 시스템 50a : 데이터베이스
51 : 수신부 52 : 계산부
53 : 판단부 54 : 항해 제어부
60 : 원격 조정 통제 센터 70 : AES
80 : 방향타 장치 90 : 조정장치
Claims (15)
- 선박의 형상정보를 저장하는 데이터베이스와, 상기 선박의 주변환경 및 해당 선박의 모션정보를 측정하는 센서 시스템을 포함하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법으로서,
상기 데이터베이스에 저장된 선박의 형상정보와 상기 센서 시스템으로부터 측정된 모션정보를 이용하여 상기 선박의 동적 특성 파라미터값을 계산하는 단계;
상기 계산된 파라미터값과 상기 센서 시스템으로부터 측정된 파도 및 날씨를 포함하는 주변환경정보를 고려하여 결정된 상기 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되면 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않도록 상기 선박의 항해를 제어하는 단계를 포함하되,
상기 위험상황별 조건은 선박의 속도와 파도의 속도가 같고 파도의 방향이 일정 방향을 갖는 제 1 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 파장이 최대파장기준과 최소파장기준을 벗어난 제 2 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 높이가 최대파고기준을 벗어난 제 3 조건, 배의 공진주기와 파도의 공진주기가 같은 제 4 조건, 선박의 횡적 복원력이 일정범위를 벗어난 제 5 조건을 포함하고,
상기 제어하는 단계는
상기 선박의 환경정보가 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나가 포함되면 상기 선박이 위험상황임을 알리는 알림정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어하는 단계는
상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 위험조건을 벗어나기 위한 선박의 속도를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 선박의 속도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 상기 계산된 선박의 속도를 상기 선박 내 구비된 AES에 인가하여 상기 선박의 속도로 항해되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어하는 단계는
상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 각도를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 선박의 각도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 각도를 상기 선박 내 구비된 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 각도로 항해되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험 회피 시스템을 이용한 회피 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어하는 단계는
상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 속도 및 선박의 각도를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 선박의 속도 및 각도를 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 속도 및 각도를 상기 선박 내 구비된 AES 및 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 속도 및 각도로 항해되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 내지 제 5 조건별로 설정된 회피용 가이드정보를 상기 데이터베이스에 저장하고 있으며,
상기 제어하는 단계는
상기 제 1 내지 제 5 조건 중 포함되는 조건에 설정된 회피용 가이드정보를 이용하여 상기 선박의 항해를 제어하기 위한 선박의 속도, 각도, 또는 상기 선박의 속도 및 각도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어하는 단계 이전에,
상기 선박의 출발지와 도착지까지의 항해 경로를 설정하는 단계;
상기 설정된 출발지와 도착지쪽으로 방향성을 갖는 일정한 거리의 여러개의 중간점을 생성하는 단계;
상기 생성된 여러개의 중간점별 날씨정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 날씨정보와 상기 선박의 특성을 이용하여 생성된 여러개의 중간점의 안정성 및 연료 소비량을 계산하는 단계;
상기 계산된 여러개의 중간점의 안정성 및 연료 소비량에 따라 안정성이 보장되는 최소 연료 소비량의 중간점을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 중간점으로부터 일정한 거리의 중간점을 생성하여 상기 도착지까지의 중간점들로 항해 경로를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템을 이용한 회피 방법. - 선박의 주변환경 및 해당 선박의 모션정보를 측정하는 센서 시스템; 및
데이터베이스에 저장된 선박의 형상정보와 상기 센서 시스템으로부터 측정된 모션정보를 이용하여 상기 선박의 동적 특성 파라미터값을 계산하고, 계산된 파라미터값과 상기 센서 시스템으로부터 측정된 파도 및 날씨를 포함하는 주변환경정보를 고려하여 결정된 선박의 환경정보가 미리 정의된 위험상황별 조건에 포함되지 않도록 상기 선박의 항해를 제어하는 항해 시스템을 포함하되,
상기 위험상황별 조건은 선박의 속도와 파도의 속도가 같고 파도의 방향이 일정 방향을 갖는 제 1 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 파장이 최대파장기준과 최소파장기준을 벗어난 제 2 조건, 선박의 길이가 반영된 파도의 높이가 최대파고기준을 벗어난 제 3 조건, 배의 공진주기와 파도의 공진주기가 같은 제 4 조건, 선박의 횡적 복원력이 일정범위를 벗어난 제 5 조건을 포함하고,
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 어느 하나가 포함되면 상기 선박이 위험상황임을 알리는 알림정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황 별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 속도를 계산하고 계산된 선박의 속도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 상기 계산된 선박의 속도를 상기 선박 내 구비된 AES에 인가하여 상기 선박의 속도로 항해되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 각도를 계산하고 계산된 선박의 각도를 더 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 각도를 상기 선박 내 구비된 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 각도로 항해되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 항해 시스템은 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되는 경우 상기 선박의 형상정보와 상기 주변환경정보를 기반으로 선박의 속도 및 선박의 각도를 계산하여 계산된 선박의 속도 및 각도를 반영한 상기 선박의 환경정보가 상기 위험상황별 조건에 포함되지 않으면 계산된 선박의 속도 및 각도를 상기 선박 내 구비된 AES 및 방향타 장치에 인가하여 상기 선박의 속도 및 각도로 항해되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템. - 삭제
- 청구항 8에 있어서,
상기 항해 시스템은 상기 제 1 내지 제 5 조건별로 설정된 회피용 가이드정보를 저장하고 있으며, 상기 제 1 내지 제 5 조건 중 포함되는 조건에 설정된 회피용 가이드정보를 이용하여 상기 선박의 항해를 제어하기 위한 선박의 속도, 각도, 또는 상기 선박의 속도 및 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 선박은 무인 선박인 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 항해 시스템은 상기 선박의 출발지와 도착지까지의 항해 경로를 설정하고, 설정된 항해 경로별 날씨정보를 수집하여 정해진 운항 시간 동안 연료소비율이 가장 낮은 최적 항해 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박의 위험환경 회피 시스템.
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| KR1020160010633A KR101823030B1 (ko) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | 선박의 위험환경 회피 시스템 및 이를 이용한 회피 방법 |
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