KR20220100214A

KR20220100214A - 국소 분할 기상 정보 제공 시스템

Info

Publication number: KR20220100214A
Application number: KR1020210002367A
Authority: KR
Inventors: 구정민
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-01-08
Publication date: 2022-07-15

Abstract

본 발명은 국소 분할 기상 정보 제공 시스템에 관한 것으로, 특히 선박의 운항 경로를 포함하는 구역에 대해서만 지역적으로 국소 분할된 기상 정보를 제공함으로써, 각 선박의 운항 경로에 특화되면서도 위성통신 대역폭 소모를 최소화하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템에 관한 것이다.

Description

국소 분할 기상 정보 제공 시스템{SYSTEM FOR PROVIDING WEATHER INFORMATION OF LOCALIZED REGION}

본 발명은 국소 분할 기상 정보 제공 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 운항 경로를 포함하는 구역에 대해서만 지역적으로 국소 분할된 기상 정보를 제공함으로써, 각 선박의 운항 경로에 특화되면서도 위성통신 대역폭 소모를 최소화하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 육상과 운항 중인 선박 사이에는 위성통신을 이용하여 상호간 통신이 이루어지고 있으며, 일 예로 중계를 위해 지구 정지궤도 상에 떠 있는 인말새트(inmarsat) 해상 인공 위성을 이용하고 있다.

특히, 해상 기상 예보는 해양을 오가는 선박 진행 경로 상에 발생 가능한 해상 환경 및 기후 정보 등을 얻기 위하여 지상 기지국의 육상 관제 센터와 주기적으로 위성통신을 수행한다.

이러한 위성통신은 통상 3 ~ 30 GHz의 무선주파수대역인 SHF(super high frequency) 주파수 대역을 사용하며, 위성통신용 SHF 주파수 대역은 통상 1 GHz 이상의 마이크로파를 이용한다.

그러나, 종래에는 운항 중인 선박에서 해상 기상 예보를 제공받기 위해 위성통신을 이용하여 해상을 포함한 지구 전체에 대해 기상 정보가 매핑된 데이터를 다운로드(다운링크) 받아 이용하였다.

따라서, 선박에서 이용 가능한 제한된 범위의 위성통신 대역폭 중 많은 부분을 기상 정보를 얻는데 할당되고 있으며, 또한 운항중인 선박에서 사용하기에 매우 큰 트래픽이 요구되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0114499호 대한민국 공개특허 제10-2020-0123545호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선박의 운항 경로를 포함하는 구역에 대해서만 지역적으로 국소 분할된 기상 정보를 제공함으로써, 각 선박의 운항 경로에 특화되면서도 위성통신 대역폭 소모를 최소화하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 국소 분할 기상 정보 제공 시스템은 선박에 장치되며, 출발지와 목적지 사이의 운항 구역을 설정된 범위로 특정 하는 운항경로 관리부와; 육상의 기상 센터와 위성통신을 하는 위성 통신부와; 상기 위성 통신부를 통해 상기 기상 센터로부터 상기 운항 구역에 대한 기상 관측 정보만을 국부 수집하여 기상 예측 정보를 생성하는 기상정보 관리부; 및 상기 출발지와 목적지를 입력받고, 상기 입력된 출발지와 목적지 사이의 운항 구역에 대해 생성된 기상 예측 정보를 제공하는 기상 클라이언트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 항로를 운행 중인 선박의 절대위치정보를 수집하여 상기 운항경로 관리부에 제공하는 위치정보 수집부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 운항경로 관리부는 상기 출발지와, 목적지 및 운항 경로의 절대위치정보를 경계로 하는 항로 구역을 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 운항경로 관리부는 상기 출발지에서 목적지 사이를 운항 중 발생되거나 예측되는 서로 다른 다수의 경로들 중 최대 좌표값을 갖는 최대 위치 및 최소 좌표값을 갖는 최소 위치를 상기 운항 경로의 절대위치정보로 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 운항경로 관리부는 상기 출발지, 목적지, 최대 위치 및 최소 위치를 경계로 하는 운항 구역을 설정된 범위에서 확장하도록 마진을 추가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기상정보 관리부는 지도 상에서 상기 설정된 운항 구역 내에 상기 수신된 기상 관측 정보와 기상 예측 정보 중 어느 하나 이상을 맵핑하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 선박의 운항 경로를 포함하는 구역에 대해서만 지역적으로 국소 분할된 최소한의 기상 정보를 제공받는다. 따라서, 각 선박의 운항 경로에 특화되면서도 위성통신 대역폭 소모를 최소화한다.

도 1은 본 발명에 따른 국소 분할 기상 정보 제공 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 다중 운항 경로를 나타낸 도이다.
도 3은 상기 도 2의 다중 운항 경로에서의 운항 구역 선택을 위한 좌표 추출 상태도이다.
도 4는 상기 도 2의 다중 운항 경로 중 기상 정보를 제공받는 운항 구역의 경계를 표시한 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 국소 분할 기상 정보 제공 시스템에 대해 상세히 설명한다.

도 1과 같이, 본 발명은 실시예로 운항경로 관리부(11), 위성 통신부(12), 기상정보 관리부(13) 및 기상 클라이언트(14)를 포함하며, 바람직한 다른 실시예로 위치정보 수집부(15)를 더 포함한다.

이러한 국소 분할 기상 정보 제공 시스템(10)은 해상 선박(vessel)에서 지상의 기상 센터(20)로부터 기상 관측 정보를 제공받는 것으로, 기상 관측 정보는 기상 위성(ST)의 중계를 통해 선박에 다운링크된다.

따라서, 선박의 운항 경로를 포함하는 구역에 대해서만 지역적으로 국소 분할된 최소한의 기상 정보를 제공받으므로, 각 선박의 운항 경로에 특화되면서도 위성통신 대역폭 소모를 최소화한다.

이를 위해, 상기 운항경로 관리부(11)는 선박에 장치되어 출발지와 목적지 사이의 운항 구역을 설정된 범위로 특정 한다. 이와 같이 특정된 운항 구역은 위성통신을 통해 기상 관측 정보를 제공받는 국부 지역에 해당한다.

운항경로 관리부(11)에서 운항 구역을 설정하기 위해, 실시예로 출발지와 목적지를 확인 후 항해 가능한 가상의 경로를 컴퓨팅 연산 처리로 산출(예측)하거나 운행자가 임의로 설정하는 방식이 적용될 수 있다.

다른 바람직한 실시예로 실제 운항 중 출발지와 목적지가 동일한 선박들이 서로 다른 운항 경로로 운항을 진행시 선박의 절대위치정보를 직접 측정(발생) 및 분석하여 더욱 정확히 설정할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

위성 통신부(12)는 선박에 설치되어 육상의 기상 센터(20)와 위성통신을 하는 것으로, 일 예로 기상 센터(20)의 서버는 육상 기지국(21)을 통해 선박의 위성 통신부(12)와 위성통신을 한다.

상기 기상 센터(20)는 운항 중인 선박에 기상 관측 데이터를 제공할 수 있는 서버나 각종 단말 혹은 장치을 의미한다. 예컨대, 관측 위성, 관측용 부이, 지상 장비와 같은 기상 관측용 장비로부터 기상 관측 데이터를 수집하여 저장하는 서버를 포함한다. 또한, 기상 관측값에는 지리정보(위도/경도)가 포함되어 있어서 지도에 매핑하여 저장할 수 있게 한다.

이때, 위성 통신부(12)는 VSAT(Very Small Aperture Terminal)라는 초소형 안테나(직경 2미터 이하)를 사용하는 선박의 송수신국(지구국)으로 구현될 수 있으며, 이를 통해 지상의 송수신국인 육상 기지국(21)과 위성 통신을 한다.

즉, 하나의 위성을 통해 송신 지구국과 수신 지구국이 연결되는 위성링크(satellite link)를 통해 지구국에서 위성으로 향하는 업링크 및 위성에서 다른 지구국으로 향하는 다운링크(down link)를 형성한다.

기상정보 관리부(13)는 위성 통신부(12)를 통해 육상의 기상 센터(20)로부터 운항 구역에 대한 기상 관측 정보만을 수집하여 기상 예측 정보를 생성한다. 즉, 지구 전체 중 항해에 필요한 특정 구역에 대한 국부 기상 관측 정보만을 취득한다.

이를 위해 기상정보 관리부(13)는 일 예로 해양을 포함한 지도가 저장되어 있으며 육상 기지국에서 실시간으로 수신한 기상 관측 정보(기상 데이터)를 지도의 특정 구역에 매핑하여 저장하는 데이터베이스를 구축한다.

또한, 자체에 기상 예측 알고리즘이 포함되어 있어 수신한 기상 관측 정보를 이용하여 기상 예측 정보를 생성한다. 일 예로 기상 클라이언트(14)를 통해 목적지를 입력받아 기상 센터(20)에 해당 운항 구역의 기상 관측 정보를 요청하고, 수신된 기상 관측 정보부터 기상 예측 정보를 생성한다.

이때, 기상정보 관리부(13)는 지도 상에서 설정된 운항 구역 내에 수신된 기상 관측 정보와 기상 예측 정보 중 어느 하나 이상을 맵핑하는 것이 바람직하다. 따라서 사용자(운행자)는 운항 구역에 해당되는 국부 지역에 대한 기상 정보만을 지도상에서 직관적이면서도 정확하게 확인하게 된다.

기상 클라이언트(14)는 출발지와 목적지를 입력받고, 상기 입력된 출발지와 목적지 사이의 운항 구역에 대해 생성된 기상 예측 정보를 제공한다. 이를 위해 기상 클라이언트(14)는 사용자 입력 인터페이스 및 지도상에 기상 예측 정보를 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다.

예컨대, 기상 클라이언트(14)는 기상정보 관리부(13)로부터 제공받은 기상 예측 정보를 화면으로 출력하여 운항 경로에 참조할 수 있게 한다. 또한 운항 시작 시 사용자가 출발지 정보와 목적지 정보를 입력하면 운항경로 관리부(11)에 이를 전송하고 운항 경로의 기록이 시작될 수 있게 한다.

한편, 본 발명은 선박의 현재 위치를 수집 및 제공하는 위치정보 수집부(15)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 선박 항해 중의 여러 경로를 직접 수집하여 특정의 운항 구역(기상 관측 정보 요청 구역)을 더욱 정확히 결정할 수 있게 한다.

선박의 현재 위치는 위도와 경도를 포함하는 절대위치를 의미하며, 절대위치는 실시예로 AIS(Auto Identification System)과 같은 자동 원격 인식 신호 송수신 시스템 및 GPS 시스템 등을 통해 수집될 수 있다.

위치정보 수집부(15)에서 항로를 운행 중인 선박의 절대위치정보를 수집시, 절대위치정보는 동일한 출발지와 목적지 사이를 운항시 이용되는 적어도 하나 이상의 항로를 포함할 수 있으며, 수집된 정보는 운항경로 관리부(11)에 제공된다.

위와 같이 위치정보 수집부(15)에 의해 하나 이상의 항로를 운행하는 선박의 위치정보가 수집되면, 운항경로 관리부(11)는 수집된 위치정보를 기반으로 출발지와, 목적지 및 운항 경로의 절대위치정보를 경계로 하는 항로 구역을 설정한다.

이를 위해, 운항경로 관리부(11)는 선박의 AIS와 GPS 정보를 참조하여 일정시간 간격으로 현재 운항 중인 경로 정보(현재 위치와 시간)와, 출발지 및 목적지를 함께 기록하여 누적 저장한다.

또한, 누적 저장 후 목적지에 도착하면 선박 운항 중에 기록한 경로에서 위도의 최소/최대값, 경도의 최소/최대값, 출발지의 위도/경도 및 목적지의 위도/경도 정보만을 선택적으로 저장하고 완료한다.

즉, 운항경로 관리부(11)는 출발지에서 목적지 사이를 운항 중 발생(수집)되는 서로 다른 다수의 경로들 중 최대 좌표값을 갖는 최대 위치 및 최소 좌표값을 갖는 최소 위치를 운항 경로의 절대위치정보로 적용한다.

일 예로 선박이 경도가 변화되는 방향으로 이동하는 경우에는 위도를 기준으로 최대 위도 및 최소 위도가 적용될 수 있으며, 다른 예로 선박이 위도 방향으로 운항하는 경우에는 경도를 기준으로 최대 경도 및 최소 경도가 적용될 수 있다.

따라서, 선박의 출발지, 목적지, 최대 위치 및 최소 위치를 경계로 하는 운항 구역을 설정하게 된다. 운항 구역의 경계는 각 변에 출발지, 목적지, 최대 위치 및 최소 위치를 각각 포함하는 사각 형상의 경계로 구획될 수 있다.

더 나아가, 운항경로 관리부(11)는 출발지, 목적지, 최대 위치 및 최소 위치를 경계로 하는 운항 구역을 설정된 범위에서 확장하도록 마진(margin)을 추가할 수 있는데, 마진을 가하면 선박에 영향을 미칠 수 있는 인접 지역의 기후 영향권까지 반영할 수 있게 된다.

다만, 상술한 바와 같이 운항경로 관리부(11)는 위치정보 수집부(15)를 통해 측정된 운항 중의 절대위치정보 대신, 지리적 환경이나 타 선박의 운항 정보 등을 고려하여 이용하여 해당 선박의 운항 경로를 간접적으로 결정(예측)할 수도 있다.

이하, 도 2를 참조하여 위와 같은 구성의 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 실시예는 출발지에서 목적지를 향해 경도가 감소하는 방향(반시계 방향)으로 항해하며, 동일한 출발지와 목적지 사이에 경로 1 내지 경로 5를 포함한 5개의 경로가 있다.

경로 1 내지 경로 5는 출발지와 목적지를 기준으로 임의로 예측한 것일 수 있으나, 바람직하게는 동일하거나 서로 다른 선박이 동일한 출발지와 목적지를 다수회 운항 중 절대위치를 직접 측정 및 수집하여 기록된 것일 수 있다.

이때, 출발지의 경도 및 위도는 각각 130, 35이고, 목적지의 경도 및 위도는 각각 -120, 32로 위도의 차이는 매우 적으므로 출발지는 경로 130(경도 A)로 설정되고, 목적지는 경도 -120(경도 B)로 설정된다.

특히, 경로 1 내지 경로 5 중 가장 작은 위도를 포함하는 항로는 경로 5이고, 반대로 위도가 가장 큰 위도를 포함하는 항로는 경로 1이다. 따라서, 위도 최소는 경로 5인 5(위도 A)이고, 위도 최대는 경로 1인 43(위도 B)이다.

따라서, 도 3과 같이 출발지와 목적지를 포함하여 경도 최소는 -120(경도 B)이고, 경도 최대는 130(경도 A)이고, 위도 최소는 5(위도 A)이며, 위도 최대는 43(위도 B)로 결정된다.

이후, 도 4와 같이 경도 최소, 경도 최대, 위도 최소 및 위도 최대를 각각 한변으로 하는 경계를 특정하고, 이와 같이 특정된 운항 구역에 대한 기상 관측 정보만을 기상 센터(20)에 요청함으로써 위성 통신 대역을 효율적으로 사용한다.

즉, 해당 선박이 운항 중이 아닌 지구 전체의 기상 관측 데이터를 광범위하게 통신하는 대신, 지구 중 국소 분할된 일부분에 대해서만 기상 정보를 수신하여 이를 사용자에 제공한다.

또한, 경로 1 또는 경로 5와 같이 설정된 경계의 끝 부분에 있는 경우는 그 외측 인접 구역의 기상 상태에 의해 선박이 영향을 받을 수 있으므로 상술한 바와 같이 각 변의 경계에 마진을 가한다.

즉, 운항 기록 데이터베이스에 저장된 경로 중에 동일한 출발지와 목적지의 사이의 경로에서 위도와 경도 각각에 대해 최소, 최대값을 추출하여 경도 A, B, 위도 A, B 값을 각각 결정하고 여기에 마진을 추가한다.

예컨대, 마진으로 5도를 가하는 경우 경도 최대, 경도 최소, 위도 최대 및 위도 최소에 각각 5도의 마진을 가한다.

그 중 경도 값에 -, + 값이 모두 있는 경우 - 경도값은 - 값의 최대값에 +5(마진)를 가하고, + 경도 값은 + 값의 최소값에 -5(마진)을 가한다. 또한 경도 값이 -값 또는 +값 중 한가지만 있으면, 최소값에 -5(마진)를 가하고, 최대값에는 +5(마진)을 가한다.

유사하게 위도 값에 -, + 값이 모두 있는 경우 - 위도값은 - 값의 최소값에 -5(마진)를 가하고, + 위도값은 +값의 최소값에 +5(마진)을 가한다. 또한 위도 값이 -값 또는 +값 중 한가지만 있으면, 최소값에 -5(마진)을 가하고, 최대값에는 +5(마진)을 가한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

11: 운항경로 관리부
12: 위성 통신부
13: 기상정보 관리부
14: 기상 클라이언트
15: 위치정보 수집부
20: 기상 센터
21: 육상 기지국
ST: 기상 위성

Claims

선박에 장치되며, 출발지와 목적지 사이의 운항 구역을 설정된 범위로 특정 하는 운항경로 관리부(11)와;
육상의 기상 센터(20)와 위성통신을 하는 위성 통신부(12)와;
상기 위성 통신부(12)를 통해 상기 기상 센터(20)로부터 상기 운항 구역에 대한 기상 관측 정보만을 국부 수집하여 기상 예측 정보를 생성하는 기상정보 관리부(13); 및
상기 출발지와 목적지를 입력받고, 상기 입력된 출발지와 목적지 사이의 운항 구역에 대해 생성된 기상 예측 정보를 제공하는 기상 클라이언트(14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
항로를 운행 중인 선박의 절대위치정보를 수집하여 상기 운항경로 관리부(11)에 제공하는 위치정보 수집부(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 운항경로 관리부(11)는,
상기 출발지와, 목적지 및 운항 경로의 절대위치정보를 경계로 하는 항로 구역을 설정하는 것을 특징으로 하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템.
제3항에 있어서,
상기 운항경로 관리부(11)는,
상기 출발지에서 목적지 사이를 운항 중 발생되거나 예측되는 서로 다른 다수의 경로들 중 최대 좌표값을 갖는 최대 위치 및 최소 좌표값을 갖는 최소 위치를 상기 운항 경로의 절대위치정보로 적용하는 것을 특징으로 하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템.
제4항에 있어서,
상기 운항경로 관리부(11)는,
상기 출발지, 목적지, 최대 위치 및 최소 위치를 경계로 하는 운항 구역을 설정된 범위에서 확장하도록 마진(margin)을 추가하는 것을 특징으로 하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기상정보 관리부(13)는,
지도 상에서 상기 설정된 운항 구역 내에 상기 수신된 기상 관측 정보와 기상 예측 정보 중 어느 하나 이상을 맵핑하는 것을 특징으로 하는 국소 분할 기상 정보 제공 시스템.