KR102596943B1 - Ais 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 운항 중 충돌위험을 알리고 충돌을 방지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터로부터 미리 설정된 일정 시간 동안 선박의 운항경로를 예측하고, 예측한 각 시점마다 CPA(Closest Point of Approach) 및 DCPA(Distance to CPA) 정보를 추출하며, 추출된 CPA 정보 중 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 선별하여 전자해도(Electronic Navigational Chart; ENC)와 같은 2차원 공간상에 충돌위험영역을 직관적으로 표시하는 동시에 AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하여 충돌사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 해당지역에 대하여 충돌사고 발생의 빈도나 위험도를 종합적으로 판단 가능하여 일반 선박의 운항뿐만 아니라 자율운항 선박의 원격관제 및 운항제어에 적용 가능하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 선박의 운항 중 충돌위험을 알리고 충돌을 방지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, AIS 운항데이터로부터 미리 설정된 일정 시간 동안 일정 간격으로 선박의 운항경로를 예측하고, 예측한 각 시점마다 CPA(Closest Point of Approach) 및 DCPA(Distance to CPA) 정보를 추출하며, 추출된 CPA 정보 중 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 선별하여 전자해도(Electronic Navigational Chart; ENC) 와 같은 2차원 공간상에 충돌위험영역으로 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있으며, 그것에 의해, 충돌사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같이 AIS 운항데이터를 기반으로 선박의 운항경로를 예측하고, 미리 설정된 일정 범위 이내의 CPA 집합을 추출하여 충돌위험영역으로 표시하는 동시에, AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하도록 구성됨으로써, 단순히 충돌위험의 유무뿐만 아니라 해당지역에 대하여 충돌사고 발생의 빈도나 사고 위험도를 종합적으로 판단 가능하여 일반 선박의 안전운항에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 자율운항 선박의 원격관제 및 운항제어에도 적용 가능하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에는, 예를 들면, 선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS), 레이더(Radar), GPS, 전자해도(Electronic Navigational Chart; ENC) 시스템 등과 같이, 안전운항을 위한 다양한 장비들이 탑재되어 있으며, 이러한 장비들로부터 제공되는 항해정보를 반영하여 선박의 운항이 이루어지게 된다.
또한, 일반적으로, 선박의 운항시에는 운항경로 상에 자신의 선박 이외에 다양한 선박들이 존재하게 되며, 이러한 각각의 선박들의 운항경로, 속도, 방향 등과 같은 다양한 조건에 따라 충돌 가능성이 각각 다르게 나타나게 된다.
아울러, 그러한 충돌 가능성 또한 시간에 따라 변화하게 되므로, 선박의 충돌과 같은 사고발생을 미연에 방지하기 위하여는 가능한한 신속하고 정확하게 충돌위험을 판단하여 즉각적이고 적절한 대응이 이루어져야 한다.
그러나 선박의 경우는 그 특성상 충돌위험을 인지하고 나서 회피기동이 이루어지기까지 비교적 긴 시간이 요구되므로, 이에, 실시간으로 변화하는 충돌위험을 보다 신속하고 정확하게 파악하여 알리는 것에 의해 적절한 대응을 유도하여 충돌을 효과적으로 방지할 수 있도록 하기 위한 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 선박의 운항 중 충돌위험을 미리 알리고 충돌사고를 방지하기 위한 장치 및 방법에 대한 종래기술의 예로는, 먼저, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2021-0054708호에 제시된 바와 같은 "선박 주변 영상 표시 장치 및 방법"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 공개특허공보 제10-2021-0054708호는, 선박 주변의 영상정보를 표시하는 선박 주변영상 표시방법에 있어서, 3차원 공간상에 선박에 대응되는 가상선박과 가상선박을 감싸는 가상구면을 생성하는 단계; 선박에 장착된 영상촬영장치에 의해 촬영한 영상을 영상에 대응되는 가상구면상의 영역에 텍스처(texture)로 매핑하는 단계; 사용자 입력에 따라 가상구면 내에서 시점위치와 시점방향 및 확대배율을 포함하는 비전 설정정보를 조정하는 단계; 비전 설정정보에 따라 가상구면을 관찰하여 선박 주변영상을 생성하는 단계; 및 선박 주변영상을 표시화면상에 표시하는 단계를 포함하여, 시점 위치, 시점 방향, 확대배율, 화각 등을 실시간으로 자유롭게 조절할 수 있도록 구성됨으로써, 사각지대 없이 용이하게 충돌위험 상황을 파악할 수 있도록 구성되는 선박 주변영상 표시방법 및 장치에 관한 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 선박의 운항 중 충돌위험을 미리 알리고 충돌사고를 방지하기 위한 장치 및 방법에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2021-0001308호에 제시된 바와 같은 "선박 충돌 방지장치"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 공개특허공보 제10-2021-0001308호는, 선박의 충돌을 방지하는 장치에 있어서, 선박에 설치되어, 상기 선박의 전방, 측방 및 후방을 촬상하는 촬상 유닛; 상기 촬상 유닛에서 획득되는 영상을 이용하여 상기 선박의 충돌을 예측하는 충돌 예측 유닛; 및 상기 충돌 예측 유닛의 판단 결과를 디스플레이하는 디스플레이 유닛을 포함하여, 영상에서 타선을 추출하고 타선의 이동 경로 및 속력을 감지하며, 타선의 이동 경로 및 속력에 기초하여 선박과 타선의 충돌을 예측하는 것에 의해, 선박 주변을 촬상한 영상을 이용하여 AIS에 미등록된 타선에 대하여도 충돌위험을 판단할 수 있도록 구성되는 선박 충돌 방지장치에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 종래, 선박의 운항 중 충돌위험을 미리 알리고 충돌사고를 방지하기 위해 다양한 장치 및 방법들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 한계가 있는 것이었다.
즉, 일반적으로, 선박의 운항 중에는 운항경로 상에 자신의 선박 이외에 다양한 선박들이 존재하며, 이러한 각각의 선박들의 운항경로, 속도, 방향 등과 같은 다양한 조건에 따라 충돌 가능성이 달라지게 된다.
아울러, 각 선박들에 대한 충돌 가능성은 일정하게 유지되는 것이 아니라 시간이 경과함에 따라 변화하게 되며, 이와 같이, 실시간으로 변화하는 각 선박에 대한 충돌 가능성을 즉각적으로 파악하여 대응하지 못할 경우 충돌과 같은 대형 사고 발생하게 된다.
그러나 상기한 한국 공개특허공보 제10-2021-0054708호는, 단순히 선박 주변의 영상을 보여주는 것에 불과하여 충돌 위험을 알려주는 기술내용에 대하여는 고려된 바가 없는 한계가 있고, 상기한 한국 공개특허공보 제10-2021-0001308호도 마찬가지로 선박 주변의 영상으로부터 타선을 식별하고 속도와 방향 등을 판단하여 충돌 위험을 예측하는 구성임으로 인해, 예를 들면, 측정오차나 계산오류 및 시간지연 등과 같이, 다양한 원인으로 인해 즉각적이고 효과적인 대응이 이루어지지 못할 우려가 있는 한계가 있는 것이었다.
더욱이, 종래, 일반적으로, 선박에는, 예를 들면, 선박 자동식별 시스템(AIS), 레이더(Radar), GPS, 전자해도(ENC) 시스템 등과 같이, 안전운항을 위한 다양한 장비들이 탑재되어 있으나, 이러한 장비들을 통해 제공되는 항해정보가 전자해도 화면상에 단순히 나열되는 방식으로 표시됨으로 인해, 화면 구성이 복잡하여 원하는 정보만을 한눈에 신속하게 파악하기 어렵고, 이에 더하여, 각각의 정보에 대하여 시간에 따른 변화를 파악할 수 없음으로 인해 실시간으로 변화하는 충돌위험을 정확히 판단하고 적절히 대응하기 어려운 문제도 있었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 선박 충돌위험 알림 및 충돌방지 장치 및 방법들의 한계를 해결하기 위하여는, 예를 들면, AIS 운항데이터를 이용하여 선박의 예상 운항 경로 상에 잠재된 충돌위험을 예측하고, 충돌위험이 있는 경우 해당 내용을 직관적으로 표시하여 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 신속하게 대응할 수 있도록 하는 것에 의해 효과적으로 충돌을 방지할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 선박 충돌위험 표시방법 및 선박 충돌방지 시스템을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, AIS 운항데이터로부터 미리 설정된 일정 시간 동안 일정 간격으로 선박의 운항경로를 예측하고, 예측한 각 시점마다 CPA(Closest Point of Approach) 및 DCPA(Distance to CPA) 정보를 추출하며, 추출된 CPA 정보 중 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 선별하여 전자해도(Electronic Navigational Chart; ENC) 와 같은 2차원 공간상에 충돌위험영역으로 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있으며, 그것에 의해, 충돌사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템을 제시하고자 하는 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 AIS 운항데이터로부터 예측된 운항경로에서 계산된 CPA 중 미리 정해진 일정 범위 이내에 포함된 CPA 집합을 추출하여 충돌위험영역으로 표시하는 동시에, AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하도록 구성됨으로써, 단순히 충돌위험의 유무뿐만 아니라 해당지역에 대하여 충돌사고 발생의 빈도나 사고 위험도를 종합적으로 판단 가능하여 일반 선박의 안전운항에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 자율운항 선박의 원격관제 및 운항제어에도 적용 가능하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치에 있어서, 선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS)의 항적 정보를 이용하여 운항중인 선박의 운항경로를 각각 예측하는 처리가 수행되도록 이루어지는 운항경로 예측부; 상기 운항경로 예측부에 의해 예측된 경로에 기반하여 충돌위험을 판단하기 위한 충돌위험인자를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험인자 산출부; 상기 충돌위험인자 산출부에서 산출된 각각의 충돌위험인자에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 충돌위험영역을 생성하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험영역 생성부; 및 상기 충돌위험영역 생성부에 의해 식별된 충돌위험영역을 포함하는 각종 데이터를 표시하는 처리가 수행되도록 이루어지는 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치가 제공된다.
여기서, 상기 표시장치는, 각각의 지역에 대하여 미리 정해진 일정 기간 동안의 AIS 정보를 수집하고, 누적된 AIS 운항데이터에 기반하여 해당 지역의 항적 분포를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 항적데이터 수집부; 상기 운항경로 예측부에 의해 예측된 예측경로와 상기 항적데이터 수집부에 의해 수집된 누적 AIS 운항데이터에 근거하여, 상기 충돌위험영역 생성부에서 생성된 충돌위험영역에 대하여 미리 정해진 일정 기간 동안의 충돌발생 빈도 및 충돌발생 확률을 각각 산출하여 충돌 위험도를 분석하는 처리가 수행되도록 이루어지는 항적데이터 분석부; 및 상기 충돌위험영역 표시장치의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 운항경로 예측부는, 선박 자동식별 시스템(AIS)의 운항정보로부터 자선 및 타선의 위치, 속도, 방위, 선수각, 침로 및 선회율(Rate Of Turn ; ROT)을 포함하는 운항정보를 추출하고, 미리 정해진 설정에 따라 일정 시간 동안 각 선박의 운항경로를 각각의 시점마다 일정 간격으로 예측하며, 예측된 운항경로가 겹치거나 미리 설정된 일정 거리 이내로 근접하는 경우 충돌위험이 있는 선박으로 판단하여 분류하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 충돌위험인자 산출부는, 상기 운항경로 예측부에 의해 예측된 경로에 기반하여, 각각의 선박에 대하여 미리 정해진 설정에 따라 일정 시간 동안의 최근접점(Closest Point of Approach ; CPA)과 최근접점 거리(Distance to CPA ; DCPA) 및 최근접 시간(Time to CPA ; TCPA) 정보를 각각의 시점마다 일정 간격으로 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기한 충돌위험영역 생성부는, 상기 충돌위험인자 산출부에서 산출된 각각의 CPA 값에 근거하여, 미리 정해진 기준값이나 기준범위에 따라 일정 범위 이내의 CPA 값을 추출하여 CPA 집합을 산출하고, 산출된 CPA 집합에 근거하여 컨벡스 헐(Convex hull) 기반으로 2차원 공간상에 충돌위험영역을 나타내는 다각형(polygon)을 생성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시부는, 상기 충돌위험영역 생성부에 의해 생성된 충돌위험영역(CRZ)을 표시하는 동시에, AIS 데이터에 포함된 각종 운항정보와, 상기 충돌위험인자 산출부에 의해 산출된 CPA, DCPA, TCPA 정보 및 상기 항적데이터 분석부에 의해 누적된 AIS 정보로부터 산출된 해당 지역에 대한 선박 운항 밀집도와 사고발생 빈도 및 사고발생 확률에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 전자해도상에 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 표시부는, 미리 정해진 설정에 따라 위험도에 근거하여 색을 다르게 표시하거나, 점멸표시를 이용하여 각각의 데이터를 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 표시부는, 각각의 데이터를 시각적으로 표시하는 동시에, 별도의 스피커를 통해 미리 정해진 경보음이나 경고 메시지를 함께 출력하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 충돌위험영역을 표시하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시방법에 있어서, AIS 정보로부터 자선 및 타선의 위치, 속도, 선수각, 침로를 포함하는 운항정보를 추출하고, 미리 정해진 설정에 따라 일정 시간 동안 각 시점마다 일정 간격으로 예측 운항경로를 산출하여 예측된 경로가 서로 겹치거나 미리 설정된 일정 거리 이내로 근접하는 경우 충돌위험이 있는 선박으로 분류하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 운항경로 예측부를 통하여 수행되는 분류단계; 상기 분류단계에서 충돌위험이 있는 것으로 분류된 각각의 선박에 대하여 미리 정해진 설정에 따라 일정 간격으로 각각의 시점마다 자선과 각각의 타선에 대한 CPA를 각각 산출하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 충돌위험인자 산출부를 통하여 수행되는 위험인자 산출단계; 상기 위험인자 산출단계에서 산출된 각각의 CPA 값에 대하여 미리 정해진 기준값이나 기준범위에 따라 일정 범위 이내인 CPA 값들을 추출하여 CPA 집합을 산출하는 처리가 상기 충돌위험인자 산출부를 통하여 수행되는 위험인자 추출단계; 상기 위험인자 추출단계에서 추출된 CPA 집합에 근거하여 컨벡스 헐(Convex hull) 기반으로 다각형(polygon)을 생성하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 충돌위험영역 생성부를 통하여 수행되는 위험영역 생성단계; 상기 위험영역 생성단계에서 생성된 다각형을 충돌위험영역(Collision Risk Zone; CRZ)으로 설정하여 전자해도상의 해당 위치에 표시하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 표시부를 통하여 수행되는 위험영역 표시단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시방법이 제공된다.
여기서, 상기 위험영역 표시단계는, 상기 충돌위험영역 생성부에 의해 생성된 충돌위험영역(CRZ)을 표시하는 동시에, AIS 데이터에 포함된 각종 운항정보와, 상기 충돌위험인자 산출부에 의해 산출된 CPA, DCPA, TCPA 정보 및 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 항적데이터 분석부에 의해 누적된 AIS 정보로부터 산출된 해당 지역에 대한 선박 운항 밀집도와 사고발생 빈도 및 사고발생 확률에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 전자해도상에 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 선박 충돌방지 시스템에 있어서, 각각의 선박에 대하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 판단부; 상기 충돌위험 판단부에 의해 산출된 상기 충돌위험영역에 진입하거나 미리 정해진 일정 거리 이내로 근접하면 경보나 알림을 발생하여 해당 사실을 알리는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 알림부; 및 상기 선박 충돌방지 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되고, 상기 충돌위험 판단부는, 상기에 기재된 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 상기 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 충돌방지 시스템이 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 선박 충돌방지방법에 있어서, 각각의 선박에 대하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되는 충돌위험영역 산출단계; 및 상기 충돌위험영역 산출단계에서 산출된 상기 충돌위험영역에 진입하거나 미리 정해진 일정 거리 이내로 근접하면 경보나 알림을 발생하여 해당 사실을 알리는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 알림단계를 포함하여 구성되고, 상기 충돌위험영역 산출단계는, 상기에 기재된 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 상기 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 충돌방지방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, AIS 운항데이터로부터 미리 설정된 일정 시간 동안의 CPA 및 DCPA 정보를 추출하고, 추출된 CPA 정보 중 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 선별하여 전자해도(ENC)와 같은 2차원 공간상에 충돌위험영역으로 표시하는 동시에, AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공됨으로써, 선박의 운항시 실시간으로 변화하는 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 신속하고 정확하게 대응할 수 있으므로 충돌사고의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 선박 자동식별 시스템(AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하는 동시에 AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하는 것에 의해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공됨으로써, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 선박 자동식별 시스템(AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하는 동시에 AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하는 것에 의해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공됨으로써, 단순히 충돌위험의 유무뿐만 아니라 해당지역에 대하여 충돌사고 발생의 빈도나 사고 위험도를 종합적으로 판단 가능하여 일반 선박의 안전운항에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 자율운항 선박의 원격관제 및 운항제어 등에도 폭넓게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치에서 AIS 운항데이터에 기반하여 충돌위험영역을 표시하기 위해 수행되는 처리과정의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치에서 수행되는 충돌위험영역 표시방법에 따라 각 선박간들의 충돌위험을 판단하고 충돌위험영역을 산출하여 시각적으로 표시하는 처리과정을 각각 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 성능을 검증하기 위해 실제 AIS 운항데이터를 활용하여 검증 시나리오에 따라 시뮬레이션을 수행하는 과정을 각각 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 AIS 운항데이터에 따른 충돌위험영역을 산출하고 전자해도상에 결과를 표시하는 표시화면의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용한 선박 충돌방지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치에서 AIS 운항데이터에 기반하여 충돌위험영역을 표시하기 위해 수행되는 처리과정의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치에서 수행되는 충돌위험영역 표시방법에 따라 각 선박간들의 충돌위험을 판단하고 충돌위험영역을 산출하여 시각적으로 표시하는 처리과정을 각각 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 성능을 검증하기 위해 실제 AIS 운항데이터를 활용하여 검증 시나리오에 따라 시뮬레이션을 수행하는 과정을 각각 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 AIS 운항데이터에 따른 충돌위험영역을 산출하고 전자해도상에 결과를 표시하는 표시화면의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용한 선박 충돌방지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 선박 자동식별 시스템(AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, AIS 운항데이터로부터 미리 설정된 일정 시간 동안 선박의 운항경로를 예측하고, 예측한 각 시점마다 CPA 및 DCPA 정보를 추출하며, 추출된 CPA 정보 중 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 선별하여 전자해도(ENC) 와 같은 2차원 공간상에 충돌위험영역으로 표시하도록 구성됨으로써, 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있으며, 그것에 의해, 충돌사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, AIS 운항데이터로부터 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 추출하여 충돌위험영역으로 표시하는 동시에, AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하도록 구성됨으로써, 단순히 충돌위험의 유무뿐만 아니라 해당지역에 대하여 충돌사고 발생의 빈도나 사고 위험도를 종합적으로 판단 가능하여 일반 선박의 안전운항에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 자율운항 선박의 원격관제 및 운항제어에도 적용 가능하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)는, 크게 나누어, 선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS)의 항적 정보를 이용하여 운항중인 선박의 운항경로를 각각 예측하는 처리가 수행되도록 이루어지는 운항경로 예측부(11)와, 각각의 지역에 대하여 AIS 정보를 수집하고 항적 분포도를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 항적데이터 수집부(12)와, 운항경로 예측부(11)에 의해 예측된 경로에 기반하여 충돌위험을 판단하기 위한 충돌위험인자를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험인자 산출부(13)와, 충돌위험인자 산출부(13)에서 산출된 각각의 충돌위험인자에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 충돌위험영역을 생성하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험영역 생성부(14)와, 운항경로 예측부(11) 및 항적데이터 수집부(12)에 의해 각각 산출된 데이터에 근거하여 충돌위험영역 생성부(14)에서 생성된 충돌위험영역에 대한 충돌 위험도를 분석하는 처리가 수행되도록 이루어지는 항적데이터 분석부(15)와, 충돌위험영역 생성부(14)에 의해 식별된 충돌위험영역 및 항적데이터 분석부(15)에 의해 분석된 충돌 위험도에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터를 표시하는 처리가 수행되도록 이루어지는 표시부(16) 및 상기한 각 부와 충돌위험영역 표시장치(10)의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부(17)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 운항경로 예측부(11)는, 예를 들면, 선박 자동식별 시스템(AIS)의 운항정보에 포함된 각 선박의 위치, 속도, 방위 및 선회율(Rate Of Turn ; ROT)에 대한 정보를 이용하여, 해당 지역에서 현재 운항중인 각각의 선박에 대하여 운항경로를 예측하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 항적데이터 수집부(12)는, 각각의 지역에 대하여 미리 정해진 일정 기간 동안의 AIS 정보를 수집하고, 누적된 AIS 운항데이터에 기반하여 해당 지역의 항적 분포를 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 충돌위험인자 산출부(13)는, 운항경로 예측부(11)에 의해 예측된 경로에 기반하여, 미리 정해진 일정 시간 동안 선박의 운항경로가 예측된 각 시점마다 최근접점(Closest Point of Approach ; CPA)과 최근접점 거리(Distance to CPA ; DCPA) 및 최근접 시간(Time to CPA ; TCPA) 정보를 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기한 충돌위험영역 생성부(14)는, 충돌위험인자 산출부(13)에서 산출된 각각의 CPA 값에 근거하여, 미리 정해진 기준에 따라 일정 범위 이내의 CPA 집합을 추출하고, 추출된 CPA 집합에서 최외각의 CPA 값들에 근거하여 2차원 공간상에 충돌위험영역을 나타내는 다각형(polygon)을 생성하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 항적데이터 분석부(15)는, 운항경로 예측부(11)에 의해 예측된 예측경로와 항적데이터 수집부(12)에 의해 수집된 누적 AIS 항적정보에 근거하여, 충돌위험영역 생성부(14)에서 생성된 충돌위험영역에 대하여 미리 정해진 일정 기간 동안의 충돌발생 빈도 및 충돌발생 확률을 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 표시부(16)는, 충돌위험영역 생성부(14)에 의해 생성된 충돌위험영역 및 항적데이터 분석부(15)에 의해 각각 산출된 충돌발생 빈도 및 확률에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 전자해도와 같은 2차원 공간상에 시각적으로 표시하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 보다 식별이 용이하도록 눈에 잘 띄는 색상을 사용하거나, 또는, 위험도에 따라 색을 다르게 표시하거나 점멸표시 등을 이용하여 표시하도록 구성될 수 있고, 이에 더하여, 별도의 스피커 등을 통해 미리 정해진 경보음이나 경고 메시지를 함께 출력하도록 구성될 수 있는 등, 즉, 본 발명은 반드시 본 발명의 실시예에 제시된 내용으로만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 필요에 따라 당업자에 의해 다양하게 수정 및 변경하여 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
또한, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)에서 AIS 운항데이터에 기반하여 충돌위험영역을 표시하기 위해 수행되는 처리과정의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)에서 수행되는 충돌위험영역 표시방법은, 크게 나누어, 먼저, AIS 정보로부터 자선 및 타선의 위치, 속도, 선수각, 침로 등을 포함하는 운항정보를 추출하여 자선과 각 타선 사이의 거리에 따라 분류하고, 각각의 선박들에 대하여 미리 정해진 특정 시간 동안의 항적을 예측하며, 미리 정해진 설정에 따라 일정 간격으로 각각의 시점마다 자선과 각각의 타선에 대한 CPA를 각각 산출하고, 산출된 각각의 CPA 값에 대하여 미리 정해진 기준값 범위를 만족하는 CPA 값들을 추출하여 CPA 집합을 산출하며, 산출된 CPA 집합에 근거하여 컨벡스 헐(Convex-hull) 기반으로 다각형(polygon)을 생성하고, 산출된 다각형을 충돌위험영역(Collision Risk Zone; CRZ)으로 등록하여 전자해도상의 해당 위치에 표시하는 일련의 처리단계를 각각 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 7을 참조하면, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)에서 수행되는 충돌위험영역 표시방법에 따라 각 선박간들의 충돌위험을 판단하고 충돌위험영역을 산출하여 시각적으로 표시하는 처리과정을 각각 개략적으로 나타내는 개념도이다.
더 상세하게는, 먼저, 도 3에 나타낸 바와 같이, 자선(OS)의 운항경로상의 일정 영역 내에서 운항중인 타선(TS1, TS2, ... , TSn)들에 대하여 AIS 정보를 기반으로 각각 운항경로를 예측하고, 운항경로가 겹치거나 미리 설정된 일정 거리 이내로 근접하는 경우 충돌위험이 잠재되어 있는 것으로 판단하여 각각의 타선들을 분류한다.
이어서, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 충돌위험이 있는 것으로 분류된 각각의 선박에 대하여 미리 정해진 설정에 따라 일정 시점마다 등속/등가속도 운동, 침로, 선회 반경 등을 고려하여 운항경로를 예측하고 각 시점에서의 CPA 정보를 각각 산출한다.
계속해서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 산출된 각각의 CPA 값들로부터 미리 정해진 기준에 따라 상대거리가 일정 범위 이내인 CPA를 분류하고, 분류된 CPA 값들에 근거하여 컨벡스 헐(Convex Hull) 기반으로 충돌위험 영역(CRZ)을 나타내는 다각형을 생성한다.
여기서, 상기한 바와 같은 CPA 값의 분류기준은, 예를 들면, 최근접점 거리(DCPA) 또는 최근접 시간(TCPA)을 이용하여 구성될 수 있다.
그 후, 상기한 바와 같이 하여 CPA 기반으로 생성된 다각형을 전자해도상의 해당 위치에 충돌위험영역(CRZ)으로 표시하는 것에 의해 AIS 운항데이터에 기반하여 충돌위험영역을 시각적으로 표시하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기한 바와 같이 하여 충돌위험영역을 표시하는 것에 더하여, 예를 들면, AIS 데이터에 포함된 각종 운항정보와, 산출된 CPA, DCPA, TCPA 정보 및 누적된 AIS 데이터로부터 얻어지는 해당 지역에 대한 선박 운항 밀집도나 사고발생 빈도 및 사고발생 확률 등과 같이, 추가적인 각종 정보를 함께 표시하도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선박 자동식별 시스템(AIS)의 항적 정보를 이용하여 선박 또는 자율운항 선박의 운항경로상에 잠재된 충돌위험영역을 예측하고, 기존의 텍스트 형식의 정보 외에 추가로 충돌위험영역에 대한 시각적인 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)를 제시할 수 있으며, 그것에 의해, 일반 선박의 관제사나 또는 자율운항 선박의 원격관제 및 제어를 수행하는 원격 운항자의 관제 피로를 감소시키고, 위험요소를 신속하게 전달하여 충돌사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
즉, 자율운항 선박의 운항경로 상에 근접한 타선의 AIS 정보에는 기본적으로 해당 선박의 위치, 속도, 침로에 대한 정보가 반영되어 있으므로 이러한 정보를 토대로 일정 시간 동안의 운항경로를 예측할 수 있으며, 이에, 본 발명에서는, AIS 데이터에 기반하여 예측된 운항경로 정보를 기반으로 대표적 충돌위험 지수인 최근접점(CPA)과 최근접점 거리(DCPA) 및 최근접 시간(TCPA) 등의 정보를 활용하여 충돌위험영역을 산출하고 2차원 공간상에 시각적으로 표시하도록 구성될 수 있다.
아울러, 본 발명자들은, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)의 성능을 검증하기 위해, 여수 해역의 실제 AIS 운항데이터를 활용하여 검증 시나리오에 따라 시뮬레이션을 수행하였다.
더 상세하게는, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)의 성능을 검증하기 위해 실제 AIS 운항데이터를 활용하여 검증 시나리오에 따라 시뮬레이션을 수행하는 과정을 각각 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명자들은, 여수 해역의 AIS 운항데이터에 기반하여, 특정 선박을 자선으로 가정하고, 자선의 항적에 접근하는 타선의 운항정보를 이용하여 운항경로를 예측하였으며, 예측된 운항경로에 대하여 충돌위험지수와 충돌위험영역을 각각 산출하였다.
또한, 충돌위험의 산출은 자선과 타선간의 상대거리가 3마일 이내로 접근했을 경우로 제한하였고, 이러한 조건에 부합한 상황에서 최대 5분간 등속운동모델에 기반하여 자선과 타선의 운항경로를 각각 예측하였으며, 예측된 운항경로 상에서 위험영역 식별을 위한 지표로서 미리 정해진 일정 시간 동안의 CPA를 각각 산출하고, 산출된 각각의 CPA가 미리 정해진 특정 기준치 이내로 인접하게 되면 충돌위험영역 리스트에 등록하였다.
이때, 예를 들면, 도 11의 우측 도면에 색이 다른 영역으로 나타낸 바와 같이, CPA에 기반하여 충돌위험영역을 표시하는 동시에 누적된 AIS 정보에 근거하여 해당 지역에 대하여 일정 기간 동안의 선박의 운항 밀집도나 사고발생 빈도 및 사고발생 확률 등의 각종 정보를 함께 표시함으로써, 보다 정확한 상황판단 및 적절한 대응방안 수립에 도움을 줄 수 있다.
따라서 도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시방법이 양호하게 동작하는 것을 확인할 수 있다.
계속해서, 도 12를 참조하면, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)를 이용하여 AIS 운항데이터에 따른 충돌위험영역을 산출하고 전자해도상에 결과를 표시하는 표시화면의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르면, AIS 운항정보에 기반하여 CPA, DCPA, TCPA 등과 같은 충돌위험지수를 산출하고 충돌위험영역을 직관적으로 표시하는 동시에, 해당 지역에 대하여 누적된 AIS 정보에 근거하여 운항경로 상에 잠재된 충돌위험영역에 대한 정보를 일반 선박의 항해사나 자율운항 선박의 원격 관제사에게 제공함으로써, 해당 선박이나 자율운항 선박의 운항경로 상에 존재하는 직접적인 충돌위험 및 잠재적 충돌위험 영역을 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단이 가능해지며, 그것에 의해, 사전에 적절한 대응을 통해 충돌사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
아울러, 상기한 바와 같이 자선의 운항경로 상에 잠재된 위험영역 정보(미래 정보)를 표시하는 것에 더하여, 선박 내에 탑재된 각종 상황인식 정보 및 누적된 실제 항적 데이터(과거 정보)를 활용하여, 예를 들면, 해당 지역의 운항 밀집도나 사고발생 빈도 및 사고발생 확률 등과 같이, 누적 항적정보 기반으로 각종 위험요소에 대한 정량적 수치정보 데이터가 함께 표시되도록 구성됨으로써, 선종별/항로별 운항특성을 고려한 종합적인 위험요소 식별과 신속하고 정확한 상황판단 및 적절한 대응방안 선택에 기여할 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 있어서, 예를 들면, AIS 데이터에 기반하여 CPA, DCPA 및 TCPA를 산출하는 처리나, CPA 정보를 이용하여 컨벡스 헐(Convex Hull) 기반으로 충돌위험 영역을 산출하고 전자해도상에 표시하는 처리과정 등에 대한 보다 구체적인 내용에 대하여는 기존의 선박 충돌방지 장치 및 방법과 기 공지된 종래기술의 내용 등을 참조하여 당업자가 적절하게 구성할 수 있는 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 공지된 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)를 구현할 수 있으며, 이를 이용하여 선박의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 선박 충돌방지 시스템 및 방법을 용이하게 구현할 수 있다.
즉, 도 13을 참조하면, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)를 이용한 선박 충돌방지 시스템(20)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박 충돌방지 시스템(20)은, 크게 나누어, 각각의 선박에 대하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험영역 산출부(21)와, 충돌위험영역 산출부(21)에 의해 산출된 충돌위험영역에 진입하거나 미리 정해진 일정 거리 이내로 근접하면 경보나 알림을 발생하여 해당 사실을 알리는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 알림부(22) 및 상기한 각 부 및 선박 충돌방지 시스템(20)의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부(23)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 충돌위험영역 산출부(21)는, 도 1 내지 도 12를 참조하여 상기에 기재된 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)를 이용하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 실시예에 따른 선박 충돌방지방법은, 크게 나누어, 각각의 선박에 대하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되는 충돌위험영역 산출단계 및 충돌위험영역 산출단계에서 산출된 충돌위험영역에 진입하거나 미리 정해진 일정 거리 이내로 근접하면 경보나 알림을 발생하여 해당 사실을 알리는 처리가 수행되는 충돌위험 알림단계를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 마찬가지로, 상기한 충돌위험영역 산출단계는, 도 1 내지 도 12를 참조하여 상기에 기재된 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치(10)를 이용하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 방법과, 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템 및 방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, AIS 운항데이터로부터 미리 설정된 일정 시간 동안의 CPA 및 DCPA 정보를 추출하고, 추출된 CPA 정보 중 미리 정해진 일정 범위 이내의 CPA 집합을 선별하여 전자해도(ENC)와 같은 2차원 공간상에 충돌위험영역으로 표시하는 동시에, AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공됨으로써, 선박의 운항시 실시간으로 변화하는 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 신속하고 정확하게 대응할 수 있으므로 충돌사고의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 선박 자동식별 시스템(AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하는 동시에 AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하는 것에 의해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공됨으로써, 각종 항해정보를 단순히 화면상에 나열하여 표시하도록 구성됨으로 인해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 선박 충돌방지 장치 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 선박 자동식별 시스템(AIS)으로부터 얻어지는 운항데이터를 이용하여 충돌위험영역을 판단하고 직관적으로 표시하는 동시에 AIS를 통해 누적된 항적정보를 함께 표시하는 것에 의해 충돌위험을 즉각적으로 파악하고 대응할 수 있도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템이 제공됨으로써, 단순히 충돌위험의 유무뿐만 아니라 해당지역에 대하여 충돌사고 발생의 빈도나 사고 위험도를 종합적으로 판단 가능하여 일반 선박의 안전운항에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 자율운항 선박의 원격관제 및 운항제어 등에도 폭넓게 적용될 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치 및 이를 이용한 선박 충돌방지 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치
11. 운항경로 예측부 12. 항적데이터 수집부
13. 충돌위험인자 산출부 14. 충돌위험영역 생성부
15. 항적데이터 분석부 16. 표시부
17. 제어부 20. 선박 충돌방지 시스템
21. 충돌위험영역 산출부 22. 충돌위험 알림부
23. 제어부
11. 운항경로 예측부 12. 항적데이터 수집부
13. 충돌위험인자 산출부 14. 충돌위험영역 생성부
15. 항적데이터 분석부 16. 표시부
17. 제어부 20. 선박 충돌방지 시스템
21. 충돌위험영역 산출부 22. 충돌위험 알림부
23. 제어부
Claims (12)
- AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치에 있어서,
선박 자동식별 시스템(Automatic Identification System ; AIS)의 운항정보를 이용하여 운항중인 선박의 운항경로를 각각 예측하는 처리가 수행되도록 이루어지는 운항경로 예측부;
상기 운항경로 예측부에 의해 예측된 경로에 기반하여 충돌위험을 판단하기 위한 충돌위험인자를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험인자 산출부;
상기 충돌위험인자 산출부에서 산출된 각각의 충돌위험인자에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 충돌위험영역을 생성하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험영역 생성부; 및
상기 충돌위험영역 생성부에 의해 식별된 충돌위험영역을 포함하는 각종 데이터를 표시하는 처리가 수행되도록 이루어지는 표시부를 포함하여 구성되고,
상기 충돌위험인자 산출부는,
상기 운항경로 예측부에 의해 예측된 경로에 기반하여, 각각의 선박에 대하여 미리 정해진 설정에 따라 일정 시간 동안의 최근접점(Closest Point of Approach ; CPA)과 최근접점 거리(Distance to CPA ; DCPA) 및 최근접 시간(Time to CPA ; TCPA) 정보를 각각의 시점마다 일정 간격으로 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 표시장치는,
각각의 지역에 대하여 미리 정해진 일정 기간 동안의 AIS 정보를 수집하고, 누적된 AIS 운항데이터에 기반하여 해당 지역의 항적 분포를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 항적데이터 수집부;
상기 운항경로 예측부에 의해 예측된 예측경로와 상기 항적데이터 수집부에 의해 수집된 누적 AIS 항적정보에 근거하여, 상기 충돌위험영역 생성부에서 생성된 충돌위험영역에 대하여 미리 정해진 일정 기간 동안의 충돌발생 빈도 및 충돌발생 확률을 각각 산출하여 충돌 위험도를 분석하는 처리가 수행되도록 이루어지는 항적데이터 분석부; 및
상기 충돌위험영역 표시장치의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 운항경로 예측부는,
선박 자동식별 시스템(AIS)의 운항정보로부터 자선 및 타선의 위치, 속도, 방위, 선수각, 침로 및 선회율(Rate Of Turn ; ROT)을 포함하는 운항정보를 추출하고, 미리 정해진 설정에 따라 일정 시간 동안 각 선박의 운항경로를 각각의 시점마다 일정 간격으로 예측하며,
예측된 운항경로가 겹치거나 미리 설정된 일정 거리 이내로 근접하는 경우 충돌위험이 있는 선박으로 판단하여 분류하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기한 충돌위험영역 생성부는,
상기 충돌위험인자 산출부에서 산출된 각각의 CPA 값에 근거하여, 미리 정해진 기준값이나 기준범위에 따라 일정 범위 이내의 CPA 값을 추출하여 CPA 집합을 산출하고,
산출된 CPA 집합에 근거하여 컨벡스 헐(Convex hull) 기반으로 2차원 공간상에 충돌위험영역을 나타내는 다각형(polygon)을 생성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 충돌위험영역 생성부에 의해 생성된 충돌위험영역(CRZ)을 표시하는 동시에,
AIS 데이터에 포함된 각종 운항정보와, 상기 충돌위험인자 산출부에 의해 산출된 CPA, DCPA, TCPA 정보 및 상기 항적데이터 분석부에 의해 누적된 AIS 정보로부터 산출된 해당 지역에 대한 선박 운항 밀집도와 사고발생 빈도 및 사고발생 확률에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 전자해도상에 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 표시부는,
미리 정해진 설정에 따라 위험도에 근거하여 색을 다르게 표시하거나, 점멸표시를 이용하여 각각의 데이터를 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 표시부는,
각각의 데이터를 시각적으로 표시하는 동시에, 별도의 스피커를 통해 미리 정해진 경보음이나 경고 메시지를 함께 출력하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치.
- 청구항 1항 내지 청구항 3항, 청구항 5항 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 충돌위험영역을 표시하도록 구성되는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시방법에 있어서,
AIS 정보로부터 자선 및 타선의 위치, 속도, 선수각, 침로를 포함하는 운항정보를 추출하고, 미리 정해진 설정에 따라 일정 시간 동안 각 시점마다 일정 간격으로 예측 운항경로를 산출하여 예측된 경로가 겹치거나 미리 설정된 일정 거리 이내로 근접하는 경우 충돌위험이 있는 선박으로 분류하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 운항경로 예측부를 통하여 수행되는 분류단계;
상기 분류단계에서 충돌위험이 있는 것으로 분류된 각각의 선박에 대하여 미리 정해진 설정에 따라 일정 간격으로 각각의 시점마다 자선과 각각의 타선에 대한 CPA를 각각 산출하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 충돌위험인자 산출부를 통하여 수행되는 위험인자 산출단계;
상기 위험인자 산출단계에서 산출된 각각의 CPA 값에 대하여 미리 정해진 기준값이나 기준범위에 따라 일정 범위 이내인 CPA 값들을 추출하여 CPA 집합을 산출하는 처리가 상기 충돌위험인자 산출부를 통하여 수행되는 위험인자 추출단계;
상기 위험인자 추출단계에서 추출된 CPA 집합에 근거하여 컨벡스 헐(Convex hull) 기반으로 다각형(polygon)을 생성하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 충돌위험영역 생성부를 통하여 수행되는 위험영역 생성단계;
상기 위험영역 생성단계에서 생성된 다각형을 충돌위험영역(Collision Risk Zone; CRZ)으로 설정하여 전자해도상의 해당 위치에 표시하는 처리가 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 표시부를 통하여 수행되는 위험영역 표시단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 위험영역 표시단계는,
상기 충돌위험영역 생성부에 의해 생성된 충돌위험영역(CRZ)을 표시하는 동시에,
AIS 데이터에 포함된 각종 운항정보와, 상기 충돌위험인자 산출부에 의해 산출된 CPA, DCPA, TCPA 정보 및 상기 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치의 항적데이터 분석부에 의해 누적된 AIS 정보로부터 산출된 해당 지역에 대한 선박 운항 밀집도와 사고발생 빈도 및 사고발생 확률에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 전자해도상에 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시방법.
- 선박 충돌방지 시스템에 있어서,
각각의 선박에 대하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 판단부;
상기 충돌위험 판단부에 의해 산출된 상기 충돌위험영역에 진입하거나 미리 정해진 일정 거리 이내로 근접하면 경보나 알림을 발생하여 해당 사실을 알리는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 알림부; 및
상기 선박 충돌방지 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되고,
상기 충돌위험 판단부는,
청구항 1항 내지 청구항 3항, 청구항 5항 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 상기 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 충돌방지 시스템.
- 선박 충돌방지방법에 있어서,
각각의 선박에 대하여 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되는 충돌위험영역 산출단계; 및
상기 충돌위험영역 산출단계에서 산출된 상기 충돌위험영역에 진입하거나 미리 정해진 일정 거리 이내로 근접하면 경보나 알림을 발생하여 해당 사실을 알리는 처리가 수행되도록 이루어지는 충돌위험 알림단계를 포함하여 구성되고,
상기 충돌위험영역 산출단계는,
청구항 1항 내지 청구항 3항, 청구항 5항 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 AIS 운항데이터 기반 충돌위험영역 표시장치를 이용하여 상기 충돌위험영역을 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 충돌방지방법.
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