KR102418560B1 - 메시지 전송 방법 및 자율운항선박의 제어장치 - Google Patents
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Abstract
VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 메시지 전송 방법 및 이를 이용한 자율운항선박의 제어장치가 제공된다. 자율운항선박이 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정하고, 상기 전송 자원을 통해 해양 탐색 메시지를 주기적으로 전송한다.
Description
본 명세서는 자율운항선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 메시지 전송 방법 및 이를 이용한 자율운항선박을 위한 제어장치에 관한 것이다.
선박은 해상에서 사람 또는 물건을 한 장소에서 다른 장소로 이동시키는 장치이다. 육상의 자율주행차량(Autonomous vehicle), 무인 항공기 등과 같이 해상에서도 첨단 디지털 기술과 인공지능을 적용한 자율운항선박(Autonomous ship)의 개념이 조선해양 및 해운항만 관련 사업에 등장하고 있다.
VDES(VHF Data Exchange System)은 해상 모바일(maritime mobile) VHF 밴드에서 AIS(Automatic Identification System), ASM(Application Specific Messages) 및 VDE 주파수 상에서 선박들, 해안국들(shore stations) 및 위성들간 동작하는 라디오 통신 시스템이다. VDES는 IALA(International Association of Lighthouse Authorities)에 의해 표준 개발이 주도되고 있다. IALA는 2019년 6월에 가이드라인 G1139 edition3 "THE TECHNICAL SPECIFICATION OF VDES"를 발행하였다.
기존 AIS가 25 kHz 대역폭에서 9.6 kbps의 데이터 레이트를 제공하는 것에 비해, VDES는 최대 307 kbps의 데이터 레이트를 제공할 수 있다.
본 명세서는 VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 메시지 전송 방법 및 이를 이용한 자율운항선박을 위한 제어장치를 제공한다.
일 양태에서, VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 선박의 메시지 전송 방법은 자율운항모드에서 동작하는 선박이 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 모니터링하여 하나 또는 그이상의 TDMA(time division multiple access) 프레임에 걸쳐 복수의 아이들 슬롯을 탐색하고, 상기 선박이 상기 복수의 아이들 슬롯으로부터 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정하고, 및 상기 선박이 상기 전송 자원을 통해 해양 탐색 메시지를 주기적으로 전송하는 것을 포함한다. 상기 해양 탐색 메시지는 상기 자율운항모드, 상기 선박의 위치, 상기 선박의 속도 및 상기 선박의 예상 경로에 관한 정보를 포함한다.
다른 양태에서, 자율운항모드에서 동작하는 자율운항선박의 제어 장치는 VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 통신 프로토콜을 제공하는 무선 모뎀, 및 프로세서를 포함한다, 상기 프로세서는 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 모니터링하여 하나 또는 그이상의 TDMA(time division multiple access) 프레임에 걸쳐 복수의 아이들 슬롯을 탐색하고, 상기 복수의 아이들 슬롯으로부터 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정하고, 및 상기 전송 자원을 통해 해양 탐색 메시지를 주기적으로 전송한다.
자율운항선박이 주변 선박들에게 미리 자율운항에 관한 정보를 제공함으로써, 경로 변경이나 충돌 회피가 가능하다.
도 1은 본 발명이 적용되는 해상 통신 시스템의 일 예를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예가 구현되는 자율운항선박의 제어장치를 나타낸 블록이다.
도 3은 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 위한 TDMA 슬롯 구조를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 탐색 메시지의 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 1단계 선택 방식에 따라 선택된 전송 자원의 일예를 보여준다.
도 6은 2단계 선택 방식에 따라 선택된 전송 자원의 일예를 보여준다.
도 7은 선박크기정보의 일 예를 보여준다.
도 8은 해양 탐색 메시지를 이용하여 자율운항선박이 동작하는 일 예를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예가 구현되는 자율운항선박의 제어장치를 나타낸 블록이다.
도 3은 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 위한 TDMA 슬롯 구조를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 탐색 메시지의 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 1단계 선택 방식에 따라 선택된 전송 자원의 일예를 보여준다.
도 6은 2단계 선택 방식에 따라 선택된 전송 자원의 일예를 보여준다.
도 7은 선박크기정보의 일 예를 보여준다.
도 8은 해양 탐색 메시지를 이용하여 자율운항선박이 동작하는 일 예를 보여준다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(disclosure)에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 해상 통신 시스템의 일 예를 보여준다.
선박(100)은 무선 통신 프로토콜을 사용하여 기지국(110, 120) 및/또는 주변 선박(130)과 통신할 수 있다. 본 명세서의 실시예에 따른 선박(100)은 해상 위를 운항하는 수송 수단으로 정의된다. 선박(100)의 크기나 형태에는 제한이 없으며, 선박은 보트, 베슬, 해양국 등 다른 명칭으로 불리울 수 있다.
기지국(110, 120)은 무선 통신 프로토콜을 사용하여 선박(100)과 통신할 수 있다. 기지국은 해안에 배치되는 해안국(shore station)(110), 위성(120) 및 드론을 포함하나, 그 형태나 배치에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 선박(100)은 해안에 인접하면 해안국(110)을 통해 통신하고, 멀어지면 위성(120)을 통해 통신할 수 있다.
선박(100)은 기지국(110, 120)을 통해 또는 직접적으로 주변 선박(130)과 통신할 수 있다.
선박(100)에 의해 사용되는 무선 통신 프로토콜에는 제한이 없다. 예를 들어, 무선 통신 프로토콜은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11를 기반으로 한 WiFi, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 기반의 셀룰라 통신 프로토콜(예, 2G/3G/4G/5G 네트워크) 및 VDES(VHF Data Exchange System)를 포함할 수 있다.
선박(100)은 자율적으로 동작할 수 있도록 설정되는 자율운항을 지원할 수 있다. 자율운항선박(autonomous ship)은 다양한 자동화 수준으로 사람의 간섭 없이 독립적으로 운용될 수 있는 선박을 말한다. 자율운항선박은 MASS((Maritime Autonomous Surface Ship)라고 할 수 있다. 자율운항선박은 선원 의사결정 지원(AAB, Autonomy Assisted Bridge), 선원 승선 원격제어(PUB, Periodically Unmanned Bridge), 선원 미승선 원격제어와 기관 자동화(PUS, Periodically Unmanned Ship), 완전무인 자율운항(CUS, Continuously Unmanned Ship) 등과 같이 다양한 자율운항모드를 포함할 수 있다.
자율운항모드에서 선박(100)은 주변 선박(130)을 검출하고, 주변 선박(130)의 경로를 판단하도록 설정될 수 있다. 선박(100)는 자율운항모드에서 수동운항 모드로의 전환 동작 또는 수동운항 모드에서 자율운항 모드로의 전환 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 선박(100)은 사용자 인터페이스 장치로부터 수신되는 신호에 기초하여, 선박(100)의 모드를 자율운항 모드에서 수동운항 모드로 전환하거나 수동운항 모드에서 자율운항 모드로 전환할 수 있다.
선박(100)은 무선통신과 자율운항을 지원하는 제어장치(200)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예가 구현되는 자율운항선박의 제어장치를 나타낸 블록이다.
제어장치(200)는 선박 내에 장착될 수 있다. 자율운항을 위한 제어장치(200)는, 획득된 데이터에 기초하여, 자율운항을 위한 경로를 생성할 수 있다. 제어장치(200)는 생성된 경로를 따라 운항하기 위한 운항 플랜을 생성할 수 있다. 제어장치(200)는 운항 플랜에 따른 선박의 움직임을 제어하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 제어장치(200)는 생성된 신호를 선박의 운항 시스템에 제공할 수 있다.
제어장치(200)는 프로세서(210), 메모리(220), 무선모뎀(230) 및 위치데이터 장치(240)를 포함한다. 제시된 장치는 예시에 불과하며, 모든 장치가 필수적인 것은 아니다. 제어장치(200)는 추가적인 장치를 더 포함하거나, 특정 장치는 생략될 수 있다. 장치들 중 어떤 것은 자신의 프로세서를 가지고, 그 장치의 특정 기능에 관련된 처리를 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 ASIC(application-specific integrated circuit), CPU(central processing unit), AP(application processor), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 제어기, 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이하의 실시예에 대한 소프트웨어 구현에 있어서, 여기서 기술된 기능을 수행하는 소프트웨어 코드는 메모리(220)에 저장되고, 프로세서(210)에 의해 처리될 수 있다.
메모리(220)는 프로세서(210)에 의해 액세스가능한 정보를 저장할 수 있다. 상기 정보는 프로세서(210)에 의해 실행가능한 명령어(instructions) 및/또는 프로세서에 의해 처리되는 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(220)는 정보를 저장하도록 동작하는 어떤 형태의 컴퓨터 읽기 가능한 매체(computer-readable medium)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 ROM(read only memory), RAM(random access memory), DVD(digital video disc), 옵티칼 디스크(optical disc), 플래쉬 메모리, SSD(Solid State Drive), 하드 드라이브(hard drive) 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
무선모뎀(230)은 무선통신 프로토콜을 통해 주변기기(선박 또는 부표 등) 또는 기지국과 통신한다. 무선모뎀(230)은 안테나와 연결되어 무선 매체(wireless medium)을 통해 선박 외부 기기와 통신할 수 있다. 무선 모뎀(230)에 의해 지원되는 무선 통신 프로토콜에는 제한이 없으며, 셀룰라 통신, WiFi, VDES 등 다양한 무선 통신 프로토콜을 지원할 수 있다.
위치데이터 장치(240)는 선박의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 위치데이터 장치(240)는 GPS(Global Positioning System) 및 DGPS(Differential Global Positioning System) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 위치데이터 장치(240)는 GPS 및 DGPS 중 적어도 어느 하나에서 생성되는 신호에 기초하여 선박의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 위치데이터 장치(240)는 GNSS(Global Navigation Satellite System)로 명명될 수 있다.
일반적으로 자율운항선박은 국제항해를 하는 상선으로, 전장(length overall (LOA), 선수의 최전단에서부터 선미의 최후단까지의 수평거리)이 300~400m 정도의 대형선박이다. 셀룰러 통신 방식(예: LTE, 5G)으로 자율운항선박이 외부와 통신을 하는 경우에, 그 크기가 1미터도 안되는 모바일단말과는 몇가지 차이점을 고려할 필요가 있다.
무선통신 프로토콜을 사용하는 기지국의 최대 통화권거리는 주파수대역별로 다르게 나타난다. 해상은 육상 환경과 비교할 때, 한적한 야외(Rural outdoor)의 경우와 견줄 수 있다. 예를 들어, 셀룰라 통신을 고려할 때, 하나의 기지국은 2100MHz 주파수 대역에서 약 10 킬로미티의 최대 통화권거리를 가지고, 800MHz 주파수 대역에서 약 29 킬로미터의 최대 통화권거리를 가지고, 700MHz 주파수 대역에서 약 35 킬로미터의 최대 통화권거리를 가진다고 할 수 있다. 즉, 선박이 해안으로부터 29~35 킬로미터를 벗어나기 시작하면서부터는 셀룰라 통신을 통해 기지국이나 주변 선박과 통신하기는 어렵다.
VDES는 VHF 주파수 밴드를 사용하므로, 셀룰라 통신에 비해 더 넓은 커버리지를 제공하고, 선박-대-선박의 직접 통신도 지원하는 장점이 있다. VDES는 TDMA(time division multiple access)를 지원한다. VDES는 ASM 채널과 VDE 채널 두가지를 지원한다. ASM 채널은 19.2kpbs의 데이터 레이터를 제공하고, VDE 채널은 307 kbps의 데이터 레이트를 제공한다.
도 3은 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 위한 TDMA 슬롯 구조를 보여준다.
도면에서 각 박스내 숫자는 슬롯번호를 나타낸다. TDMA 슬롯(또는 줄여서 슬롯이라 함)은 시간 영역에서 정의되고, TDMA 채널은 주파수 영역에서 정의된다. 하나의 TDMA 프레임은 15개의 슬롯을 포함한다. TDMA 채널은 헥스슬롯(hexslot) 내에서 동일한 오프셋을 갖는 모든 슬롯을 말한다. 6개의 TDMA 채널이 정의된다. TDMA 프레임에 포함되는 슬롯의 갯수, TDAM 채널의 갯수는 예시에 불과하다.
TDMA 슬롯 구조에서 BBCH(BULLETIN BOARD SIGNALLING CHANNEL), RACH(RANDOM ACCESS CHANNEL), DSCH(DATA SIGNALLING CHANNEL)가 정해진다. BBCH는 게시판 메시지(bulletin board message)를 위해 예약된 슬롯들을 포함하고, RACH는 짧은 데이터 메시지(short data message)를 위해 예약된 슬롯들을 포함하고, DSCH는 자원 할당, 자원 해제 및 확인(acknowledgement)을 위해 예약된 슬롯들을 포함한다. 나머지 슬롯들은 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.
게시판 메시지는 제어국(control station)에 의해 제어국 서비스 영역내에서 전송되고, 제어국 서비스 영역내의 자원 할당을 정의하는데 사용된다. 게시판 메시지의 내용은 제어국 서비스 영역내의 선박들에게만 적용된다. 짧은 데이터 메시지는 하나의 슬롯을 통한 데이터 전송에 사용된다.
VDES 표준 스펙에 의하면, 선박이 해안 근처에서 제어국과 연결이 맺어지면, 게시판 메시지를 통해 데이터 전송을 위한 자원을 할당받을 수 있다. 선박이 자체적으로 생성한 데이터는 짧은 데이터 메시지를 통해서만 전송될 수 있다.
자율운항선박은 자율운항모드로 동작하는 경우에 주변 선박들에게 주기적으로 자신의 운항 정보를 제공하는 것이 필요하다. 미리 주변 선박이 운항 경로를 파악하고, 자율운항선박 또는 주변 선박이 충돌을 회피하도록 하기 위함이다. 자율운항선박이 주변 선박들에게 자율운항정보를 제공하는 메시지를 해양 탐색(maritime discovery) 메시지라 한다. 탐색 메시지는 해양 안전(safety) 메시지 또는 해양 공용(public) 메시지 등 다양한 명칭으로 불릴 수 있으며, 명칭에 제한이 있는 것은 아니다.
VDES 표준 스펙에 따라 헤양 탐색 메시지가 전송되는 데 몇가지 제약이 있다. ASM 채널은 너무 낮은 데이터 레이트를 제공하여, 해양 탐색 메시지를 전송하는데 시간이 많이 걸리거나 너무 많은 자원을 차지할 수 있다. VDE 채널을 사용하기 위해서는 제어국에 의한 자원 할당이 요구되고, 자율운항선박이 제어국 서비스 영역을 벗어나는 경우 사용되는 짧은 데이터 메시지는 해양 탐색 메시지의 전송에 적합하지 않다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 탐색 메시지의 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
단계 S410에서, 자율운항모드에서 동작하는 선박은 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 모니터링하여 하나 또는 그이상의 TDMA 프레임에 걸쳐 복수의 아이들 슬롯을 탐색한다. VDES 표준 스펙은 IALA에 의해 2019년 6월에 게시된 G1139 edition 3 "THE TECHNICAL SPECIFICATION OF VDES"를 포함할 수 있다. 아이들 슬롯은 빈(empty) 슬롯이라고도 하며, 타 선박에 의해 점유되지 않고 데이터 전송이 가능한 슬롯을 말한다. 하나 또는 그이상의 TDMA 프레임에 걸쳐 각 슬롯에서 CS(carrier sensing)을 수행하여 일정 시간동안 검출된 에너지가 특정값이하이면 아이들 슬롯으로 결정될 수 있다.
단계 S420에서, 자율운항모드에서 동작하는 선박은 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정한다. 예를 들어, 하나의 해양 탐색 메시지를 전송하기 위해 4개의 슬롯이 요구되고, 전송 자원은 4개의 슬롯을 포함한다고 하자.
일 실시예에서, 전송 자원은 복수의 아이들 슬롯 중 랜덤하게 선택되는 하나 또는 그이상의 슬롯을 포함할 수 있다. 이를 1단계 선택 방식이라 한다.
도 5는 1단계 선택 방식에 따라 선택된 전송 자원의 일예를 보여준다. 전송 자원은 3개의 TDMA 채널에 걸쳐, 4개의 슬롯을 포함한다. 슬롯이 선택되는 방법이나 패턴에는 제한이 없으며, 하나 또는 그이상의 TDMA 채널에 걸쳐 연속적인 슬롯 또는 비연속적인 슬롯이 선택될 수 있다.
다른 실시예에서. 선박은 먼저 복수의 아이들 슬롯 중 랜덤하게 슬롯 클러스터를 선택한다. 하나의 슬롯 클러스터는 복수의 아이들 슬롯을 포함한다. 그리고, 선박은 슬롯 클러스터 내에서 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정한다. 전송 자원은 슬롯 클러스터 내의 아이들 슬롯을 포함한다. 슬롯 클러스터이 선택된 후 다시 전송 자원이 선택되는 점에서 이를 2단계 선택 방식이라 한다.
도 6은 2단계 선택 방식에 따라 선택된 전송 자원의 일예를 보여준다. 전송 클러스터는 4개의 TDMA 채널에 걸쳐, 총 20개의 슬롯을 포함한다. 슬롯 클러스터가 선택되는 방법이나 패턴에는 제한이 없으며, 슬롯 클러스터는 하나 또는 그이상의 TDMA 채널에 걸쳐 연속적인 슬롯 또는 비연속적인 슬롯을 포함할 수 있다. 슬롯 클러스터 내에서 랜덤해게 4개의 슬롯이 전송 자원으로써 선택된다.
단계 S430에서, 선박은 결정된 전송 자원을 통해 주기적으로 해양 탐색 메시지를 전송한다.
전송 주기는 해양 탐색 메시지가 전송되는 주기이다. 모니터링 주기는 아이들 슬롯을 모니터링하는 주기이다. 전송 자원 업데이트 주기는 전송 자원을 랜덤하게 선택하는 주기이다. 클러스터 업데이트 주기는 슬롯 클러스터를 랜덤하게 선택하는 주기이다. 전송주기 <= 전송 자원 업데이트 주기 <= 클러스터 업데이트 주기 < 모니터링 주기의 크기 순을 가질 수 있다.
해양 탐색 메시지는 복수의 슬롯에 걸쳐 파편화될 수 있다. 파편화는 메시지가 각 슬롯마다 디코딩이 독립적으로 수행될 수 있음을 의미한다. 전송 자원이 4개의 슬롯을 포함하면, 하나의 해양 탐색 메시지는 4개의 파편화된(fragmented) 해양 탐색 메시지를 포함하고, 파편화된 해양 탐색 메시지는 상기 4개의 슬롯에서 각각 전송될 수 있다.
해양 탐색 메시지는 주기적으로 전송되는 브로트캐스트 메시지이다. 해양 탐색 메시지에 포함되는 정보는 다음 표와 같다. 모든 정보가 필수적인 것은 아니며, 일부 정보는 삭제될 수 있고, 추가 정보가 더 포함될 수 있다. 정보의 명칭은 예시에 불과하다.
| 명칭 | 내용 |
| 자율운항모드 | 현재 선박의 자율운항모드를 가리킴 |
| 선박 ID | 선박의 식별자 |
| 위치정보 | 선박의 위치 정보 (예, GPS 정보) |
| 선박크기정보 | 선박의 크기 정보 |
| 방향정보 | 선박의 현재 진행 방향 정보 |
| 속도정보 | 선박의 현재 속도 정보 |
| 주변 환경 정보 | 현 위치에서의 파도 높이, 현 위치에서 해류 속도, 현 위치에서 수심 등 |
| 경로정보 | 시간에 따른 선박의 예상 경로 정보 |
| 슬롯 오프셋 | 다음 파편화된 해양 탐색 메시지가 전송될 슬롯을 가리키는 오프셋. 예를 들어, 슬롯 오프셋의 값이 0이면, 마지막 파편화된 해양 탐색 메시지임을 가리킴. |
| 다음 전송자원정보 | 다음 해양 탐색 메시지가 전송될 전송 자원에 관한 정보. 전송주기, 전송 클러스터 및/또는 전송 자원에 관한 정보. |
각 파편화된 해양 탐색 메시지는 파편화 상태를 가리키는 파편 정보를 포함할 수 있다. 파편 정보는 파편화된 메시지의 총 갯수 및 현재 메시지의 파편화 번호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 해양 탐색 메시지가 4개의 파편화된 해양 탐색 메시지로써 전송된다고 할 때, 세번째 파편화된 해양 탐색 메시지는 총 갯수 4, 현재 파편화 번호 3을 가리키는 파편 정보를 포함할 수 있다.
자율운항선박은 일반적으로 자체 길이가 300~400 미터일 수 있다. 따라서, 점 단위 정보인 선박의 위치 정보로만 자율운항선박을 판단하면, 주변 선박이 자율운항선박을 회피하는 데 문제가 발생할 수 있다.
도 7은 선박크기정보의 일 예를 보여준다.
자율운항선박의 위치 정보는 GPS 정보로, 위도, 경도, 높이를 포함할 수 있다. GPS 정보는 GPS 수신기를 갖는 자율운항선박의 제어기의 위치 또는 함교의 위치에 대응할 수 있다.
자율운항선박의 선박크기정보는 GPS 정보로부터 선수까지의 수평거리(710)와 GPS 정보로부터 선미까지의 수평거리(720)를 포함할 수 있다. 상기 선박크기정보는 자율운항선박의 최대 폭에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.
도 8은 해양 탐색 메시지를 이용하여 자율운항선박이 동작하는 일 예를 보여준다.
제1 선박(810)과 제2 선박(820)은 자율운항모드에서 동작하고, 주기적으로 해양 탐색 메시지를 전송한다. 제1 선박(810)은 대형 선박이고, 제2 선박(820)은 소형 선박이다. 제1 선박(810)은 더 큰 파워를 통해 해양 탐색 메시지를 전송할 수 있으므로, 해양 탐색 메시지의 커버리지(즉, 해양 탐색 메시지의 수신이 가능한 범위)는 제1 선박(810)의 커버리지(810a)가 제2 선박(820)의 커버리지(820a) 보다 크다.
따라서, 특정 구간에서 제1 선박(810)은 제2 선박(820)의 해양 탐색 메시지를 수신할 수 없지만, 제2 선박(820)은 제1 선박(810)의 해양 탐색 메시지를 수신할 수 있다. 제2 선박(820)은 제1 선박(810)의 해양 탐색 메시지를 통해 제1 선박(810)의 경로를 예측하여 미리 자신의 경로를 변경하여 충돌을 미리 회피할 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 선박의 메시지 전송 방법에 있어서,
자율운항모드에서 동작하는 선박이 VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 모니터링하여 하나 또는 그이상의 TDMA(time division multiple access) 프레임에 걸쳐 복수의 아이들 슬롯을 탐색하고;
상기 선박이 상기 복수의 아이들 슬롯으로부터 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정하고; 및
상기 선박이 상기 전송 자원을 통해 해양 탐색 메시지를 전송 주기 마다 주기적으로 전송하는 것을 포함하되,
상기 해양 탐색 메시지는 상기 자율운항모드, 상기 선박의 위치, 상기 선박의 속도 및 상기 선박의 예상 경로에 관한 정보를 포함하고,
상기 복수의 아이들 슬롯으로부터 랜덤하게 상기 해양 탐색 메시지를 위한 상기 전송 자원을 결정하는 것은:
클러스터 업데이트 주기 마다 상기 복수의 아이들 슬롯을 기반으로 랜덤하게 슬롯 클러스터를 결정하되, 상기 슬롯 클러스터는 상기 복수의 아이들 슬롯 중 선택된 복수의 아이들 슬롯을 포함하며, 및
전송 자원 업데이트 주기 마다 상기 슬롯 클러스터 내 복수의 아이들 슬롯 중 적어도 하나의 아이들 슬롯을 랜덤하게 상기 전송 자원으로써 결정하는 것을 포함하고,
상기 전송 자원 업데이트 주기는 상기 전송 주기 보다 길거나 같고, 상기 클러스터 업데이트 주기는 상기 전송 자원 업데이트 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 해양 탐색 메시지는 다음 해양 탐색 메시지가 전송될 자원에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. - 자율운항모드에서 동작하는 자율운항선박의 제어 장치에 있어서,
VDES(VHF Data Exchange System)를 기반으로 한 통신 프로토콜을 제공하는 무선 모뎀; 및
프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
VDES 표준 스펙에 따른 VDE 채널을 모니터링하여 하나 또는 그이상의 TDMA(time division multiple access) 프레임에 걸쳐 복수의 아이들 슬롯을 탐색하고;
상기 복수의 아이들 슬롯으로부터 랜덤하게 해양 탐색 메시지를 위한 전송 자원을 결정하고; 및
상기 전송 자원을 통해 해양 탐색 메시지를 전송 주기 마다 주기적으로 전송하되,
상기 해양 탐색 메시지는 상기 자율운항모드, 상기 자율운항선박의 위치, 상기 자율운항선박의 속도 및 상기 자율운항선박의 예상 경로에 관한 정보를 포함하고,
상기 복수의 아이들 슬롯으로부터 랜덤하게 상기 해양 탐색 메시지를 위한 상기 전송 자원을 결정하는 것은:
클러스터 업데이트 주기 마다 상기 복수의 아이들 슬롯을 기반으로 랜덤하게 슬롯 클러스터를 결정하되, 상기 슬롯 클러스터는 상기 복수의 아이들 슬롯 중 선택된 복수의 아이들 슬롯을 포함하며, 및
전송 자원 업데이트 주기 마다 상기 슬롯 클러스터 내 복수의 아이들 슬롯 중 적어도 하나의 아이들 슬롯을 랜덤하게 상기 전송 자원으로써 결정하는 것을 포함하고,
상기 전송 자원 업데이트 주기는 상기 전송 주기 보다 길거나 같고, 상기 클러스터 업데이트 주기는 상기 전송 자원 업데이트 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 자율운항선박의 제어 장치. - 삭제
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210071649A KR102418560B1 (ko) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 메시지 전송 방법 및 자율운항선박의 제어장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210071649A KR102418560B1 (ko) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 메시지 전송 방법 및 자율운항선박의 제어장치 |
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|---|---|
| KR102418560B1 true KR102418560B1 (ko) | 2022-07-08 |
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ID=82407556
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020210071649A KR102418560B1 (ko) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 메시지 전송 방법 및 자율운항선박의 제어장치 |
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| KR (1) | KR102418560B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101707401B1 (ko) | 2015-12-02 | 2017-02-15 | 대우조선해양 주식회사 | 자율 운항 선박을 위한 메시지 교환시스템 |
| KR20180059274A (ko) * | 2016-11-25 | 2018-06-04 | (주)지엠티 | Tdma 기반의 무선통신시스템에서 송수신 성능을 향상시키기 위한 빔포밍 안테나의 제어 방법 및 이를 수행하는 무선통신장치 |
| KR101937340B1 (ko) | 2017-12-06 | 2019-01-10 | 한국해양과학기술원 | Vhf 데이터 교환 시스템의 채널 사용 방법 |
| KR20200051577A (ko) * | 2018-10-31 | 2020-05-13 | 엘지전자 주식회사 | Nr v2x에서 위치 정보를 송수신하는 방법 및 장치 |
-
2021
- 2021-06-02 KR KR1020210071649A patent/KR102418560B1/ko active IP Right Grant
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