KR102163133B1

KR102163133B1 - 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트

Info

Publication number: KR102163133B1
Application number: KR1020190035433A
Authority: KR
Inventors: 차영문; 정성헌; 최현
Original assignee: 동강엠텍(주)
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-08
Also published as: KR20200114172A

Abstract

본 발명은 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정해진 시나리오 경로를 따라 운항하다가 경로 이탈 등 다양한 문제가 발생한 경우 위험요소의 제거 전 까지 안전하게 무인으로 운항할 수 있는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트에 관한 것이다. 이를 위해 무인으로 운항되는 레저보트의 상태를 감지하여 레저보트의 상태정보를 생성하는 센서부, 레저보트 내부에 구비되어 탑승자를 촬영하는 촬영부, 레저보트의 현재 위치를 감지하여 위치좌표를 생성하는 위치 측정부, 레저보트 운항에 필요한 관제 운항정보를 송신 및 수신하는 주 통신부, 관제소와 탑승자 간의 상호간 통신메시지를 송신 및 수신하는 보조 통신부, 출발점, 도착점 및 적어도 하나의 경유점을 포함하는 기본 시나리오 경로가 저장되고, 기본 시나리오 경로를 기초로 레저보트의 운항 중에 비상 이벤트신호 발생에 따라 출발점, 도착점 및 기본 시나리오 경로와 다른 경유점을 포함하는 대체 시나리오 경로 및 복수의 서브 경로인 대체 경로가 저장되는 제1 메모리부, 레저보트의 상태정보를 저장하는 제2 메모리부, 및 제1 메모리부에 저장된 시나리오 경로와 서브 경로를 따라 레저보트를 자동 항법으로 운항하는 자동 항법 운항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트가 개시된다.

Description

무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트{Semi-submersible leisure boat for automatic sailing}

본 발명은 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정해진 시나리오 경로를 따라 운항하다가 경로 이탈 등 다양한 문제가 발생한 경우 위험요소의 제거 전 까지 안전하게 무인으로 운항할 수 있는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트에 관한 것이다.

종래에는 무인 보트를 운용하기 위해서 사람이 직접 무인 보트를 조정하도록 함으로써 무인으로 운항하도록 하거나 또는 정해진 경로를 따라 운항하는 중에 문제가 발생한 경우 미리 설정된 대피지점으로 이동하는 방법으로 운항하였다. 그러나 이러한 운항방법을 레저보트에 적용시키기에는 많은 한계점이 있으며 더 나아가 경로상에 문제가 발생하여 단순히 레저보트의 운항을 정지시키기에는 많은 문제점이 따른다.

JP 2005-312141A JP 2009-182823A KR 10-2011-0144197A JP 2000-106981A KR 10-2013-0101217A JP 2017-036671A JP 2000-380742A JP 2003-136373A JP 2005-138202A JP 2005-232641A JP 2012-099079A JP 2015-519771A KR 10-0492020B KR 10-0913724B KR 10-1184590B KR 10-2011-0041783

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 정해진 시나리오 경로상에 문제가 발생하는 경우 문제가 발생한 지역을 회피하는 운항경로를 재탐색함으로써 경로 상의 위험요소가 제거되지 않은 상태에서도 안전하고 레저보트의 운항을 중지시키지 않고 계속 레저를 즐길 수 있도록 한 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 무인으로 운항되는 레저보트의 상태를 감지하여 레저보트의 상태정보를 생성하는 센서부, 레저보트 내부에 구비되어 탑승자를 촬영하는 촬영부, 레저보트의 현재 위치를 감지하여 위치좌표를 생성하는 위치 측정부,

레저보트 운항에 필요한 관제 운항정보를 송신 및 수신하는 주 통신부, 관제소와 탑승자 간의 상호간 통신메시지를 송신 및 수신하는 보조 통신부, 출발점, 도착점 및 적어도 하나의 경유점을 포함하는 기본 시나리오 경로가 저장되고, 기본 시나리오 경로를 기초로 레저보트의 운항 중에 비상 이벤트신호 발생에 따라 출발점, 도착점 및 기본 시나리오 경로와 다른 경유점을 포함하는 대체 시나리오 경로 및 복수의 서브 경로인 대체 경로가 저장되는 제1 메모리부, 레저보트의 상태정보를 저장하는 제2 메모리부, 및 제1 메모리부에 저장된 시나리오 경로와 서브 경로를 따라 레저보트를 자동 항법으로 운항하는 자동 항법 운항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 촬영부는 탑승자의 제1 상태정보를 촬영하여 주 통신부를 통해 전송하며, 보조 통신부는 주 통신부의 이상 발생시 또는 운항 중 긴급상황 발생시에 관제소와 탑승자 간을 연결하도록 구동되어 탑승자의 제2 상태정보를 전송하며, 관제소는 수신된 탑승자의 제1,2 상태정보를 바탕으로 레저보트의 운항 경로를 결정한다.

또한, 자동 항법 운항부는 레저보트의 기본 시나리오 경로 및 대체 시나리오 경로를 생성하는 시나리오 생성부, 기본 시나리오 경로, 대체 시나리오 경로 및 복수의 서브 경로를 기초로 운항 경로를 계획하는 경로 계획부, 및 센서부 및 위치 측정부로부터 정보를 입력받아 레저보트의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 제어부는 비상 이벤트신호 발생의 감지에 따라 대체 시나리오 경로 또는 복수의 서브 경로로의 대체경로 변경을 요청하는 경로변경 요청메시지를 주 통신부를 통해 관제소로 전송하고, 경로변경 요청메시지에 따른 경로변경 승인메시지가 관제소로부터 수신된 경우에 대체 시나리오 경로 또는 복수의 서브 경로 중 어느 하나를 선택하여 선택된 경로로 운항하도록 제어한다.

또한, 제어부는 기본 시나리오 경로로부터 추출된 계획 경로좌표와 레저보트의 현재 위치좌표를 상호 비교하여 이탈 거리값을 계산하고, 이탈 거리값이 기 설정된 기준 거리값을 초과하는 경우에는 이탈횟수를 카운터하며, 이탈횟수가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 비상 이벤트신호인 경로이탈신호를 생성하고, 이탈거리 및 이탈횟수에 따라 가중치를 부여하여 경로이탈값을 산출하고, 경로이탈값에 따라 기본 시나리오 경로를 취소하도록 경로 계획부에 요청하고, 경로이탈값에 각각 상응하는 독립된 복수의 이탈 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다.

또한, 제어부는 경로이탈신호가 발생된 이탈지점으로부터 기본 시나리오 경로를 포함하도록 일정 반경을 제1 위험영역으로 설정하여 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하고, 제1 위험영역을 경유하지 않는 이탈 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다.

또한, 제어부는 기본 시나리오 경로의 제1 경유점에서 가장 인접한 제2 경유점까지의 경로를 기초로 이탈 거리값 및 이탈횟수를 카운터 하여 경로이탈신호를 생성하며, 차순위 경유점으로 이동한 경우에는 차순위 경유점을 기준으로 가장 인접한 경유점까지의 경로를 기초로 이탈 거리값 및 이탈횟수를 카운터 하여 경로이탈신호를 생성한다.

또한, 이탈 서브 경로는 경로이탈값에 따라 다른 경유점을 경유하지 않고 도착점으로 바로 복귀하는 제1 서브 복귀 경로, 경로이탈값에 따라 차순위 경유점으로 복귀하는 제2 서브 복귀 경로, 경로이탈신호가 생성된 이탈지점과 가장 가까운 경유점을 기준으로 기 설정된 비상 대피지점으로 복귀하는 제3 서브 복귀 경로인 것을 특징으로 한다.

또한, 제어부는 기본 시나리오 경로 상에서 장애물을 발견하면 비상 이벤트신호인 충돌위험신호를 생성하고, 충돌위험신호에 따라 기본 시나리오 경로를 취소하도록 경로 계획부에 요청하고, 차순위 경유점으로 이동하도록 하는 새로운 충돌 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다.

또한, 제어부는 충돌위험신호가 발생된 충돌예상지점으로부터 기본 시나리오 경로를 포함하도록 일정 반경을 제2 위험영역으로 설정하여 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하고, 제2 위험영역을 경유하지 않는 차순위 경유점을 생성하여 충돌 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다.

또한, 제어부는 기본 시나리오 경로의 각 경유점 도착시 생성된 경유점 도착시각과 기 설정된 각 경유점 도착예정시간을 상호 비교하여 시간 차이값을 계산하고, 시간 차이값이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 비상 이벤트신호인 시간이탈신호를 생성하고, 시간이탈신호 생성시에 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하도록 제어하고, 시간 차이값에 따라 기본 시나리오 경로를 취소하도록 경로 계획부에 요청하고, 시간 차이값에 따라 차순위 경유점으로 이동시 변경 운항정보에 따라 엔진을 제어하거나 또는 도착점으로 이동하는 시간 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다.

또한, 제어부는 경로이탈신호 또는 충돌위험신호가 생성되면 이탈지점 또는 충돌예상지점으로부터 일정 반경의 제1,2 위험영역을 생성하고, 제1,2 위험영역을 경유하지 않도록 기본 시나리오 경로와는 다른 제1,2 대체 시나리오 경로를 생성하도록 시나리오 생성부에 요청한다.

또한, 기본 시나리오 경로와 일정 거리 이격되면서 수평으로 연장 형성되는 가상의 제1,2 부표 설치선 상에 배치되는 제1,2 부표를 더 포함하며, 제어부는 제1,2 부표의 위치좌표와 레저보트의 현재 위치좌표를 기초로 레저보트의 경로 이탈을 감지한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 자동항법으로 운항되는 무인 레저보트를 안전하고 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레저보트를 대략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기본 시나리오 경로를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레저보트의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레저보트 경로이탈에 따른 복귀방법을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레저보트의 충돌 또는 충돌예방에 따른 회피방법을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 각 경유점에서의 도착시간이 지나치게 늦은 경우의 회피 또는 복귀방법을 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 대체 시나리오 경로를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 대체 시나리오 경로를 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 부표를 레저보트의 양측에 배치한 것을 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 부표를 통해 레저보트의 이탈을 감지하는 것을 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 대체 경로 운항방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 돌고래 형상으로 이루어지며 자동 항법 운항으로 반잠수식으로 레저를 즐기는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이 레저보트(1)는 비상 상황시에 긴급히 탈출할 수 있는 캐노피를 포함하는 비상 안전장치가 상부에 투명하게 배치된다. 또한, 몸체의 상부 등 후미에 배치된 지느러미에는 전후방을 촬영하여 시야를 확보하는 카메라와 탑승자에게 공기를 공급하도록 하는 호흡장치가 배치된다. 전체 추진력을 생성하는 엔진 및 워터제트가 배치되며 반잠수식 또는 점프시에 다양한 각도로 제어되는 전후방 날개가 몸체의 양쪽에 배치된다.

레저보트(1)에 탑승한 탑승자는 도 2에 도시된 바와 같이 시나리오 경로를 따라 다양한 체험을 하게 된다. 즉, 탑승자는 출발점에서 탑승하여 시나리오 경로를 운항 중에 반잠수식으로 잠항, 방향전환, 공중으로 1 ~ 3m 점프 등의 체험을 하고 도착점으로 복귀한다. 이러한 시나리오 경로는 레저보트(1)의 메모리부에 기 저장되어 있을 수 있다. 또한, 운항 중에 문제가 발생되어 비상 이벤트 신호가 생성되면 뒤따르는(또는 후순위) 레저보트와의 충돌을 방지하고 안전을 확보하기 위해 각 경유점에서의 복귀경로도 미리 저장된다. 즉, 각 경유점에는 비상시를 대비하여 각각의 경유점에 적합한 복귀경로가 미리 저장되어 있으며, 레저보트(1)는 비상 이벤트 신호가 생성되면 자신의 위치와 가장 가까운 위치의 경유점의 복귀경로를 따라 안전하게 도착점으로 복귀한다. 이하에서는 도 3 내지 도 11을 참조하여 레저보트(1)의 자동 항법 운항 시스템에 관해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레저보트(1)의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 레저보트(1)에는 자동 항법 운항부, 통신부, 메모리부, 디바이스부, 표시부가 마련된다. 표시부에는 현재 운항하고 있는 시나리오 경로 및 대체 경로가 실시간으로 표시되며, 필요에 따라 점프 또는 잠항 전에 표시부를 통해 깜빡거리는 알림을 탑승자에게 제공함으로써 곧 점프 또는 잠항이 이루어짐을 탑승자에게 알려 긴장감을 유발하도록 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 통신부는 주 통신부와 보조 통신부를 포함한다. 주 통신부는 관제소 또는 인근의 레저보트와 관제 운항정보를 주고받는다. 관제 운항정보는 각 레저보트의 시나리오 경로, 대체경로, 레저보트의 상태정보 등 레저보트를 운항하는데 필요한 모든 정보가 포함될 수 있다.

보조 통신부는 주로 주 통신부가 고장 또는 장애로 인하여 원활하지 않은 경우의 비상상황시에 관제소와 탑승자 간의 상호간 통신메시지를 주고받을 수 있는 장치이다. 이에 따라 보조 통신부는 일정 거리 내에서 동작되는 무선 송수신기(일명 워키토키) 일 수 있다. 관제소와 탑승자 간에 통신메시지를 주고받음으로써 관제소는 문제가 발생한 레저보트의 탑승자의 현재 상태정보를 정확하게 파악할 수 있다. 이와 더불어 레저보트(1) 내부에 배치된 촬영부를 통해 탑승자의 현재 상태를 촬영함으로써 통신메시지와 함께 탑승자의 현재 상황을 정확하게 파악할 수 있다.

관제소는 수신된 탑승자의 상태정보를 바탕으로 레저보트의 운항 경로를 결정한다. 즉, 레저보트(1)에 심각한 문제가 발생한 경우에는 관제소에서 원격으로 제어명령을 내려 레저보트(1)를 즉시 멈추도록 하거나 또는 정해진 복귀경로를 따라 복귀하도록 할 수 있다.

메모리부는 편의상 제1,2 메모리부로 나눌 수 있다. 제1 메모리부는 출발점, 도착점 및 적어도 하나의 경유점을 포함하는 기본 시나리오 경로와 대체 경로가 저장된다. 대체 경로는 기본 시나리오 경로를 따라 레저보트의 운항 중에 비상 이벤트신호가 발생되면 생성되는 경로로서 출발점, 도착점 및 기본 시나리오 경로와 다른 경유점을 포함하는 대체 시나리오 경로와 기본 시나리오 경로의 일부를 대체하는 복수의 서브 경로를 포함한다.

제2 메모리부에는 레저보트(1)의 운항에 필요한 상태정보가 저장된다. 레저보트의 상태정보는 센서부로부터 획득된다. 센서부는 레저보트의 자세, 위치(좌표), 속도, 방향, 경유점 도달시간을 각각 측정하며, 장애물과 충돌시 충격량, 잠항시 잠항심도(또는 잠항수위), 화재감지 등을 측정할 수 있다.

위치 측정부는 현재 레저보트(1)의 위치를 지속적으로 측정한다. 위치 측정부는 지피에스를 이용하여 지피에스 좌표를 획득할 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 부표를 설치하여 레저보트(1)의 현재 위치를 측정할 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 장애물 감지부는 레저보트(1)의 전방에 장애물이 있는지 여부를 감지한다. 이때, 레저보트(1)의 전방뿐만 아니라 기 설정된 일정영역에 존재하는 장애물을 감지할 수도 있다.

자동항법 운항부는 제어부에 의해 다양한 항법모드로 운항될 수 있다. 즉, 일반모드로 동작하는 경우에는 기본 시나리오 경로를 따라 운항하는 경우이고, 비상모드의 경우에는 서브경로 또는 대체 시나리오 경로를 따라 운항하는 경우이다.

자동 항법 운항부의 시나리오 생성부는 기본 시나리오 경로와 대체 시나리오 경로를 생성한다. 경로 계획부는 기본 시나리오 경로, 대체 시나리오 경로 및 복수의 서브 경로를 기초로 운항 경로를 계획한다. 제어부는 센서부, 위치 측정부, 장애물 감지부 등 레저보트(1)에 설치된 각종 디바이스로부터 정보를 입력받아 레저보트의 구동을 제어한다.

한편, 제어부는 비상 이벤트신호(일예로서 경로이탈신호, 충돌위험신호, 타임아웃 위험신호로서 후술)가 발생되면 비상모드로 동작하며, 비상모드에서는 기본 시나리오 경로를 대체 경로로 변경하기 전에 경로변경을 요청하는 경로변경 요청메시지를 주 통신부를 통해 관제소로 전송한다. 대체 경로는 대체 시나리오 경로 또는 복수의 서브 경로일 수 있다. 관제소는 경로변경 요청메시지를 전송받은 경우에는 경로변경 요청메시지에 따른 경로변경 승인메시지를 당해 레저보트(1)로 전송한다. 변경된 대체 경로는 다른 레저보트에도 실시간으로 전송하여 서로간의 충돌을 미연에 방지하고, 다른 레저보트에서도 필요에 따라 대체 경로를 따라 운항하도록 경로가 변경될 수 있다. 일예로서 기본 시나리오 경로의 어느 경유점에 부근에 장애물이 발생한 경우 장애물 대체 경로가 생성되며, 이러한 장애물 대체 경로는 모든 레저보트에 적용되는 것이 바람직하다. 제어부는 대체 시나리오 경로 또는 복수의 서브 경로 중 어느 하나를 선택하여 선택된 경로로 운항하도록 제어한다. 관제소는 모든 레저보트의 관제 운항정보를 모니터링 및 관리하며, 레저보트의 관제 운항정보가 모든 레저보트에 공유되도록 통신부를 통해 전송한다.

도 4는 레저보트(1)가 기본 시나리오 경로를 따라 운항하다가 기상이나 레저보트(1)의 조작 또는 성능에 오류가 있어 기존 계획 경로를 이탈(21)하는 경우에 복귀 방법을 나타낸 도면이다. 레저보트(1)는 기본 시나리오 경로(10)를 따라 자동 항법으로 운항한다. 도 4에 도시된 바와 같이 제2 경유점(12)과 제3 경유점(13)의 경로 사이에서 내부요인(일예로서 항법장치 오작동) 또는 외부요인(일예로서 조류 등 기상)에 의해 계획 경로를 이탈(21)하면 기 설정된 복귀경로로 복귀하도록 제어부가 제어한다.

여기서 제어부는 기본 시나리오 경로(10)로부터 추출된 계획 경로좌표와 레저보트(1)의 현재 위치좌표를 상호 비교하여 이탈 거리값(d1 또는 d2)을 실시간으로 계산한다. 제어부는 산출된 이탈 거리값이 기 설정된 기준 거리값을 초과하는 경우에는 이탈횟수를 카운터 한다. 카운터된 이탈횟수가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 제어부는 비상 이벤트신호인 경로이탈신호를 생성하며, 이와 함께 이탈거리 및 이탈횟수에 따라 가중치를 부여하여 경로이탈값을 산출한다. 경로 이탈값은 레저보트(1)의 위치좌표가 변경될 때마다 기 설정된 조건하에서 실시간으로 지속적으로 산출된다. 이때, 이탈 거리값이 클 수록 더 큰 값 가중치를 갖는다.

제어부는 경로이탈신호를 생성하면 기본 시나리오 경로를 취소하도록 경로 계획부에 경로 취소 요청메시지를 전송하고, 경로이탈값에 각각 상응하는 독립된 복수의 이탈 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다. 제어부는 이탈지점(21a)을 생성하고, 이탈지점(21a)으로부터 복귀 경로를 탐색한다. 복수의 이탈 서브 경로는 제1,2,3 서브 복귀 경로이다. 제1 서브 복귀 경로(21b)는 경로이탈값이 가장 큰 경우로서 다른 경유점을 경유하지 않고 도착점으로 바로 복귀하는 경로이다. 제2 서브 복귀 경로(21c)는 경로이탈값이 그 다음 차순위 값을 가지는 경우로서 차순위 경유점으로 복귀하는 경로이다. 제3 서브 복귀 경로(21d)는 경로이탈신호가 생성된 이탈지점과 가장 가까운 경유점을 기준으로 기 설정된 비상 대피지점(21e)으로 복귀하는 경로이다. 제3 서브 복귀 경로는 관제소에서 상황을 파악하고 긴급히 비상 대피하도록 한 경우에 복귀하는 경로일 수 있다.

제어부는 경로이탈신호가 발생된 이탈지점(21a)으로부터 기본 시나리오 경로를 포함하도록 일정 반경을 제1 위험영역(31)으로 설정하고, 생성된 제1 위험영역(31)을 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하도록 제어함으로써 다른 레저보트에서도 위험영역을 인식하고 사전에 위험영역을 지나지 않도록 경로를 재탐색하여 안전하게 운항하도록 한다. 제어부는 차기 운항시에 도 7과 같이 위험영역(41,42)을 경유하지 않는 이탈 서브 경로(10b,10c)를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다.

한편, 제어부는 기본 시나리오 경로의 제1 경유점(12)에서 가장 인접한 제2 경유점(13)까지의 경로를 기초로 이탈 거리값 및 이탈횟수를 카운터 하여 경로이탈신호를 생성하며, 차순위 경유점(14)으로 이동한 경우에는 차순위 경유점을 기준으로 가장 인접한 경유점(15)까지의 경로를 기초로 이탈 거리값 및 이탈횟수를 카운터 하여 경로이탈신호를 생성한다. 따라서 이탈횟수는 서로 인접하는 경로점 사이의 경로에서 카운터 되며 차순위 경로점으로 진행하면 이탈횟수는 다시 리셋된다.

도 5는 레저보트(1)가 기본 시나리오 경로를 따라 운항하다가 장애물을 발견하거나 장애물에 충돌한 경우에 기존 계획 경로를 회피하는 경로를 생성하여 안전하게 복귀하는 방법을 나타낸 도면이다. 상술한 바와 같이 제어부는 차기 운항시에 도 7과 같이 위험영역(41,42)을 경유하지 않는 회피 서브 경로(10b,10c)를 생성하도록 경로 계획부에 요청한다. 위험영역(41,42)을 경유하지 않는 회피서브경로(10b,10c)는 관제소에 전송되고 또한 다른 레저보트에 전송되어 회피경로가 적용됨으로써 안전한 운항경로를 모든 레저보트가 공유할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 제어부는 장애물감지부로부터 전방에 위치한 장애물(32a,32b)을 감지하고, 기본 시나리오 경로(10) 상에서 장애물(32a,32b)을 발견하면 비상 이벤트신호인 충돌위험신호를 생성한다. 장애물(32a,32b)은 소형 선박이나 어선 또는 해양 쓰레기일 수 있다. 제어부는 충돌위험신호에 따라 기본 시나리오 경로(10)를 취소하도록 경로 계획부에 요청한다. 이때, 기본 시나리오 경로(10)의 취소는 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 상황에 따라 도착점으로 복귀하는 충돌 서브 경로(또는 복귀 서브 경로)가 생성될 수도 있고(도면 미도시), 또는 도 5에 도시된 바와 같이 장애물을 회피할 수 있는 회피경로를 생성하여 차순위 경유점(15)으로 이동할 수 있는 충돌 서브 경로(회피 서브 경로)가 생성될 수도 있다. 기본 시나리오 경로(10) 상에서 장애물에 의해 차순위 경유점으로 이동하는 회피경로의 경우에 도 5와 같이 안전하게 제5 경유점(15)으로 이동하거나 도 7과 같이 제4 경유점(14)으로 우회하는 회피경로를 생성할 수 있다. 제어부는 복귀 서브 경로 또는 회피 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 경로생성 요청메시지를 전송한다.

제어부는 충돌위험신호가 발생된 충돌예상지점(22b)으로부터 기본 시나리오 경로를 포함하도록 일정 반경을 제2 위험영역으로 설정하여 관제소 및 후순위 레저보트에 전송함으로써 모든 레저보트가 위험영역을 인식하도록 한다. 또한, 상술한 복귀 서브 경로 또는 회피 서브 경로롤 다른 레저보트로 전송하여 공유함으로써 안전한 레저 체험이 될 수 있다. 상술한 제1,2 위험영역(31,32)은 이탈지점(21a) 또는 충돌예상지점(22b)을 기준으로 원 또는 타원으로 위험영역이 설정되나 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이탈지점(21a) 또는 충돌예상지점(22b)을 기준으로 일정 거리와 폭을 가지도록 위험영역이 설정될 수도 있다. 또한, 충돌예상지점(22b)은 상황에 따라 레저보트(1)와 충돌이 일어난 경우 충돌지점으로 대체될 수도 있다. 제어부는 제2 위험영역(42)을 경유하지 않는 차순위 경유점을 생성하여 상기 회피 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 제2 위험영역(42)을 경유하지 않으면서 도착점으로 바로 복귀하도록 하는 복귀 서브 경로를 생성하도록 요청할 수도 있다.

도 6은 레저보트(1)가 기본 시나리오 경로를 따라 운항하다가 각 경유점 중에서 어느 경유점의 도착시각이 너무 늦어 문제가 있다고 판단한 경우에 기존 계획 경로를 우회하거나(일예로서 일부 경유점을 건너뜀, 도면 미도시) 또는 문제가 심각한 경우 도착점으로 복귀하는 경로를 생성하여 안전한 복귀 방법을 나타낸 도면이다. 어느 경유점에서의 레저보트의 도착이 늦어지면 레저보트의 성능 문제나 또는 기상 요건 등 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이와 같은 경우 제어부는 차기 운항시에 도 7과 같이 위험영역(41,42)을 경유하지 않는 회피 서브 경로(10b,10c)를 생성하도록 경로 계획부에 요청하는 것이 바람직하다. 위험영역(41,42)을 경유하지 않는 회피서브경로(10b,10c)는 관제소에 전송되고 또한 다른 레저보트에 전송되어 회피경로가 적용됨으로써 안전한 운항경로를 모든 레저보트가 공유할 수 있다.

제어부는 기본 시나리오 경로(10)의 각 경유점에 레저보트(1)가 도착하면 레저보트별로 도착 시각을 생성하도록 제어한다. 각 경유점 도착시 생성된 경유점 도착시각과 기 설정된 각 경유점 도착예정시간을 제어부는 상호 비교하고, 또한 시간 차이값을 계산한다. 제어부는 계산된 시간 차이값이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 비상 이벤트신호인 시간이탈신호를 생성하도록 제어한다. 제어부는 시간이탈신호 생성시에 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하도록 제어하여 레저보트 간의 충돌을 미연에 방지하도록 한다. 제어부는 시간 차이값에 따라 기본 시나리오 경로를 취소 또는 재탐색하도록 경로 계획부에 요청하는 것이 바람직하다. 제어부는 시간 차이값에 따라(기 설정된 기준값과 비교) 차순위 경유점으로 신속히 이동하도록 엔진 출력을 높이거나 방향을 바꿀 수 있고, 이에 따라 다음 순위 경유점에서는 도착 예정시간을 맞출 수 있다. 제어부는 시간 차이값이 큰 경우에는 후순위 레저보트의 운항을 방해하지 않기 위해 도착점으로 이동하는 시간 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청하고 재탐색된 복귀 경로를 따라 도착점으로 복귀하도록 제어한다. 상술한 시간 차이값은 각 경유점에서 누적된 누적값일 수 있다. 즉, 누적값을 기준값과 비교하여 기준치를 초과하면 운항이 어렵다고 판단하여 도착점으로 복귀하도록 할 수 있다. 다른 예로서 시간 차이값은 각 경유점에서 활용되고 다음 경유점으로 이동시 리셋될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 제1,2 위험영역(41,42)이 제어부에 의해 생성되면, 제어부는 위험영역을 우회하는 우회경로 또는 회피경로를 생성하도록 제어한다. 제어부는 생성된 위험영역을 관제소 또는 다른 레저보트와 공유한다. 또한, 제어부는 제1,2 위험영역(41,42)을 경유하지 않도록 기본 시나리오 경로(10a)와는 다른 제1,2 대체 시나리오 경로(10b,10c)를 생성하도록 시나리오 생성부에 요청한다.

한편, 도 8과 같이 제1,2 대체 시나리오 경로(10b,10c)를 생성할 수도 있다. 즉, 제1 위험영역(41)이 생성되면 제어부는 기본 시나리오 경로(10a)를 대체하는 제1 대체 시나리오 경로(10b)를 생성하도록 요청한다. 이때, 제1 대체 시나리오 경로(10b)는 제1 위험영역(41)을 포함하지 않도록 생성된다. 또한, 제2 위험영역(42)이 생성되면 제어부는 기본 시나리오 경로(10a)를 대체하는 제2 대체 시나리오 경로(10c)를 생성하도록 요청한다. 제2 대체 시나리오 경로(10c)는 제2 위험영역(42)을 포함하지 않도록 생성된다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 레저보트(1)의 위치를 파악하고 경로이탈을 감지하기 위해 제1,2 부표(16,17)를 설치한다. 제1,2 부표(16,17)는 기본 시나리오 경로(10)와 일정 거리 이격되면서 수평으로 연장 형성되는 가상의 제1,2 부표 설치선(16a,17a) 상에 배치된다. 제1,2 부표(16,17)의 설치 위치좌표를 이용하여 삼각측량에 의해 레저보트의 위치좌표를 산출할 수 있고 이와 더불어 레저보트의 제어부는 삼각측량 방법에 의해 레저보트의 경로 이탈을 감지할 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

1,1a,1b : 반잠수식 레저보트
10 : 시나리오 경로(또는 주 경로)
10a : 기본 시나리오 경로
10b : 제1 대체 시나리오 경로
10c : 제2 대체 시나리오 경로
11 : 제1 경유점
12 : 제2 경유점
13 : 제3 경유점
14 : 제4 경유점
15 : 제5 경유점
16 : 제1 부표
16a : 제1 부표 설치 경로(가상의)
17 : 제2 부표
17a : 제2 부표 설치 경로(가상의)
21 : 제1 서브경로(또는 이탈경로)
21a : 이탈지점
21b : 도착점 복귀경로
21c : 다음 경유지 복귀경로
21d : 비상 대피경로
21e : 비상 대피지점
22 : 제2 서브경로(또는 회피경로)
22a : 안전 경유점
22b : 충돌예상지점 또는 충돌지점
23 : 제3 서브경로(또는 도착점 복귀경로)
31 : 제1 위험영역(또는 제1 위험반경)
32 : 제2 위험영역(또는 제2 위험반경)
32a : 제1 장애물
32b : 제2 장애물
41 : 제1 위험영역(또는제1 위험반경)
42 : 제2 위험영역(또는 제2 위험반경)
51 : 제1 경유지점(제1 대체 시나리오 경로)
52 : 제2 경유지점(제2 대체 시나리오 경로)

Claims

무인으로 운항되는 레저보트의 상태를 감지하여 레저보트의 상태정보를 생성하는 센서부,
상기 레저보트 내부에 구비되어 탑승자를 촬영하는 촬영부,
상기 레저보트의 현재 위치를 감지하여 위치좌표를 생성하는 위치 측정부,
레저보트 운항에 필요한 관제 운항정보를 송신 및 수신하는 주 통신부,
관제소와 탑승자 간의 상호간 통신메시지를 송신 및 수신하는 보조 통신부,
출발점, 도착점 및 적어도 하나의 경유점을 포함하는 기본 시나리오 경로가 저장되고, 상기 기본 시나리오 경로를 기초로 레저보트의 운항 중에 비상 이벤트신호 발생에 따라 출발점, 도착점 및 기본 시나리오 경로와 다른 경유점을 포함하는 대체 시나리오 경로 및 복수의 서브 경로인 대체 경로가 저장되는 제1 메모리부,
상기 레저보트의 상태정보를 저장하는 제2 메모리부, 및
상기 제1 메모리부에 저장된 시나리오 경로와 서브 경로를 따라 상기 레저보트를 자동 항법으로 운항하는 자동 항법 운항부를 포함하며,
상기 자동 항법 운항부는,
레저보트의 기본 시나리오 경로 및 대체 시나리오 경로를 생성하는 시나리오 생성부,
상기 기본 시나리오 경로, 대체 시나리오 경로 및 복수의 서브 경로를 기초로 운항 경로를 계획하는 경로 계획부, 및
상기 센서부 및 상기 위치 측정부로부터 정보를 입력받아 상기 레저보트의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 비상 이벤트신호 발생의 감지에 따라 상기 대체 시나리오 경로 또는 복수의 서브 경로로의 대체경로 변경을 요청하는 경로변경 요청메시지를 상기 주 통신부를 통해 관제소로 전송하고,
상기 경로변경 요청메시지에 따른 경로변경 승인메시지가 상기 관제소로부터 수신된 경우에 상기 대체 시나리오 경로 또는 복수의 서브 경로 중 어느 하나를 선택하여 선택된 경로로 운항하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 1 항에 있어서,
상기 촬영부는,
탑승자의 제1 상태정보를 촬영하여 상기 주 통신부를 통해 전송하며,
상기 보조 통신부는,
상기 주 통신부의 이상 발생시 또는 운항 중 긴급상황 발생시에 관제소와 탑승자 간을 연결하도록 구동되어 탑승자의 제2 상태정보를 전송하며,
상기 관제소는 수신된 상기 탑승자의 제1,2 상태정보를 바탕으로 상기 레저보트의 운항 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
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삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기본 시나리오 경로로부터 추출된 계획 경로좌표와 상기 레저보트의 현재 위치좌표를 상호 비교하여 이탈 거리값을 계산하고, 상기 이탈 거리값이 기 설정된 기준 거리값을 초과하는 경우에는 이탈횟수를 카운터하며,
상기 이탈횟수가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 상기 비상 이벤트신호인 경로이탈신호를 생성하고, 상기 이탈거리 및 이탈횟수에 따라 가중치를 부여하여 경로이탈값을 산출하고,
상기 경로이탈값에 따라 상기 기본 시나리오 경로를 취소하도록 상기 경로 계획부에 요청하고,
상기 경로이탈값에 각각 상응하는 독립된 복수의 이탈 서브 경로를 생성하도록 상기 경로 계획부에 요청하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 경로이탈신호가 발생된 이탈지점으로부터 상기 기본 시나리오 경로를 포함하도록 일정 반경을 제1 위험영역으로 설정하여 상기 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하고,
상기 제1 위험영역을 경유하지 않는 이탈 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기본 시나리오 경로의 제1 경유점에서 가장 인접한 제2 경유점까지의 경로를 기초로 상기 이탈 거리값 및 이탈횟수를 카운터 하여 경로이탈신호를 생성하며, 차순위 경유점으로 이동한 경우에는 차순위 경유점을 기준으로 가장 인접한 경유점까지의 경로를 기초로 상기 이탈 거리값 및 이탈횟수를 카운터 하여 경로이탈신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 5 항에 있어서,
상기 이탈 서브 경로는,
상기 경로이탈값에 따라 다른 경유점을 경유하지 않고 도착점으로 바로 복귀하는 제1 서브 복귀 경로,
상기 경로이탈값에 따라 차순위 경유점으로 복귀하는 제2 서브 복귀 경로,
상기 경로이탈신호가 생성된 이탈지점과 가장 가까운 경유점을 기준으로 기 설정된 비상 대피지점으로 복귀하는 제3 서브 복귀 경로인 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기본 시나리오 경로 상에서 장애물을 발견하면 상기 비상 이벤트신호인 충돌위험신호를 생성하고,
상기 충돌위험신호에 따라 상기 기본 시나리오 경로를 취소하도록 상기 경로 계획부에 요청하고,
차순위 경유점으로 이동하도록 하는 새로운 충돌 서브 경로를 생성하도록 상기 경로 계획부에 요청하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 9 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 충돌위험신호가 발생된 충돌예상지점으로부터 상기 기본 시나리오 경로를 포함하도록 일정 반경을 제2 위험영역으로 설정하여 상기 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하고,
상기 제2 위험영역을 경유하지 않는 차순위 경유점을 생성하여 상기 충돌 서브 경로를 생성하도록 경로 계획부에 요청하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기본 시나리오 경로의 각 경유점 도착시 생성된 경유점 도착시각과 기 설정된 각 경유점 도착예정시간을 상호 비교하여 시간 차이값을 계산하고,
상기 시간 차이값이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 상기 비상 이벤트신호인 시간이탈신호를 생성하고,
상기 시간이탈신호 생성시에 상기 관제소 및 후순위 레저보트에 전송하도록 제어하고,
상기 시간 차이값에 따라 상기 기본 시나리오 경로를 취소하도록 상기 경로 계획부에 요청하고,
상기 시간 차이값에 따라 차순위 경유점으로 이동시 변경 운항정보에 따라 엔진을 제어하거나 또는 도착점으로 이동하는 시간 서브 경로를 생성하도록 상기 경로 계획부에 요청하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
경로이탈신호 또는 충돌위험신호가 생성되면 이탈지점 또는 충돌예상지점으로부터 일정 반경의 제1,2 위험영역을 생성하고,
상기 제1,2 위험영역을 경유하지 않도록 기본 시나리오 경로와는 다른 제1,2 대체 시나리오 경로를 생성하도록 시나리오 생성부에 요청하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.
제 1 항에 있어서,
상기 기본 시나리오 경로와 일정 거리 이격되면서 수평으로 연장 형성되는 가상의 제1,2 부표 설치선 상에 배치되는 제1,2 부표를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제1,2 부표의 위치좌표와 상기 레저보트의 현재 위치좌표를 기초로 상기 레저보트의 경로 이탈을 감지하는 것을 특징으로 하는 무인으로 운항되는 반잠수식 레저보트.