KR20130013495A - Integrated ais system for maritime communications using integration of satellite-based and shore-based ais - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해상무선통신환경의 통합 AIS 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 해상무선통신환경에서 기존의 육상기지국 기반 AIS와 저궤도 위성 기반 AIS를 사용하는 통합 AIS 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated AIS system in a maritime wireless communication environment, and more particularly, to an integrated AIS system using an existing land base station based AIS and a low orbit satellite based AIS in a maritime wireless communication environment.
해상통신에서 현재 사용되고 있는 무선통신기술인 AIS(Automatic Identification System; 선박자동식별장치)는, 육상기지국 기반의 AIS의 경우, 사용전파의 특성상 봄과 여름 기간은 80 mile로, 가을, 겨울 기간은 최대 50 mile로 통신범위가 연안 수역에 국한된다. 또한 AIS 슬롯의 한계로 인하여, 특정 밀집 지역에서 선박수가 증가할 경우, AIS 메시지의 충돌이 빈번하게 된다. AIS (Automatic Identification System) is a wireless communication technology currently used in maritime communication.In the case of AIS based on land base station, it is 80 miles in spring and summer periods and up to 50 in autumn and winter periods due to the characteristics of radio waves. Miles limit the coverage to coastal waters. In addition, due to the limitation of the AIS slot, when the number of ships increases in a certain dense area, collision of AIS message becomes frequent.
이에 비하여 위성 기반의 AIS는 동작 범위가 넓지만, 육상의 기지국 및 선박 양쪽 AIS 채널의 수신이 가능함에 따라 특정 시간에 전송이 겹치게 될 가능성이 크다. 따라서 한정된 AIS 슬롯을 비효율적으로 사용하여 선박수가 증가함에 따라 AIS 검출확률이 감소하며, 이에 따라 AIS 메시지 충돌 슬롯이 증가하는 문제점이 있다.On the other hand, satellite-based AIS has a wide operating range, but it is likely that transmission will overlap at a specific time due to the reception of both AIS channels on land and base stations. Therefore, the AIS detection probability decreases as the number of ships increases by inefficiently using a limited AIS slot, thereby increasing the AIS message collision slot.
결과적으로, 현재 추세는 선박이 연안 수역보다는 국외 운항으로 확대됨에 따라 육상기지국 기반의 AIS와 위성기반의 AIS의 통합 시스템이 요구된다. As a result, current trends require an integrated system of terrestrial base station-based AISs and satellite-based AISs as ships expand to offshore rather than coastal waters.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 고안된 것으로서, 선박수가 증가하고 선박이 연안 수역보다는 국외 운항으로 확대되는 추세에 맞추어, AIS 슬롯 충돌을 방지함과 동시에 특정지역의 밀집된 선박에 대한 AIS 검출확률을 증가시키는 통합 시스템을 제공하는 것을 그 과제로 한다. The present invention has been devised in the technical background as described above, and in accordance with the trend of increasing the number of ships and expanding the ships to offshore operations rather than coastal waters, it is possible to prevent AIS slot collisions and at the same time improve the probability of AIS detection for dense ships in specific areas. The task is to provide an integrated system that increases.
본 발명에 따르면, 수십 Km 이내의 해상에서는 기존의 육상기지국을 이용한 AIS를 사용하며 그 외 지역에서는 위성 기반의 AIS를 사용하는 방식으로 연근해에서의 선박 수의 증감에 따라 위성 AIS의 FOV(Field of View)와 내부의 조직적인 영역 swath을 변화하여 AIS의 동작범위를 확대함과 동시에 육상기지국 기반 AIS 동작 범위를 구분하여 AIS 슬롯 충돌을 방지하고 특정지역의 밀집된 선박에 대한 AIS 검출확률을 증가시킨다. According to the present invention, AIS using an existing land base station is used at sea within tens of Km, and satellite-based AIS is used in other regions. View) and internal organizational swaths are expanded to extend the range of AIS operation, while at the same time dividing the AIS range of operations based on land base stations to prevent AIS slot collisions and increase the probability of AIS detection for dense ships in specific areas.
본 발명의 일면에 따른 통합 AIS 시스템은, 육상기지국 기반 AIS와 저궤도 위성 기반 AIS를 통합한 통합 AIS 시스템으로서, 수십 Km 이내의 해상에서는 상기 육상기지국 기반 AIS를 사용하며, 상기 육상기지국 기반 AIS를 사용하지 않는 지역에서는 상기 저궤도 위성 기반 AIS를 사용하되, 연근해 선박 수의 증감에 따라 상기 저궤도 위성 기반 AIS의 FOV(Field of View)와 내부의 조직적인 영역 swath을 변화시키는 것을 특징으로 한다.An integrated AIS system according to an aspect of the present invention is an integrated AIS system integrating a land base station-based AIS and a low-orbiting satellite-based AIS, and uses the land base station-based AIS at sea within tens of kilometers and uses the land base station-based AIS. In the non-orbiting satellite-based AIS, the low-orbiting satellite-based AIS is used to change the field of view (FOV) and internal tissue swath of the low-orbiting satellite-based AIS according to the increase or decrease of the number of ships offshore.
여기에서, 상기 육상기지국 기반 AIS의 동작 범위를 보호지역, 차등지역, 알로하(ALOHA)지역의 3가지 지역으로 구분하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to divide the operation range of the land base station-based AIS into three regions: a protected region, a differential region, and an Aloha region.
본 발명에 따르면, 수십 Km 이내의 해상에서는 기존의 육상기지국을 이용한 AIS를 사용하며 그 외 지역에서는 위성 기반의 AIS를 사용하는 방식으로 연근해에서의 선박 수의 증감에 따라 위성 AIS의 FOV(Field of View)와 내부의 조직적인 영역 swath을 변화하여 AIS의 동작범위를 확대함과 동시에 육상기지국 기반 AIS 동작 범위를 구분하여 AIS 슬롯 충돌을 방지할 수 있다. 또한 한정된 AIS 슬롯을 효율적으로 사용하여 특정지역의 밀집된 선박에 대한 AIS 검출확률을 증가하게 한다. According to the present invention, AIS using an existing land base station is used at sea within tens of Km, and satellite-based AIS is used in other regions. AIS slot collisions can be prevented by extending the AIS operating range by changing view and internal organization swath and by dividing the AIS operating range based on the land base station. In addition, efficient use of limited AIS slots increases the probability of AIS detection for dense vessels in specific areas.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 육상기지국 기반의 AIS와 위성기반의 AIS의 통합 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 육상기지국 기반의 AIS 동작 범위를 나타낸 도면이다.
도 3은 거리에 따른 선박 AIS 데이터의 충돌을 나타내는 도면이다.
도 4는 저궤도 위선 기반의 AIS의 조직적인 구성과 위성궤도에 따른 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서의 전력 구분을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서의 AIS 메시지 슬롯 할당 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 7은 저궤도 위성 기반 AIS의 단일 FOV를 위한 설정을 나타낸다. 1 is a view schematically showing the overall configuration of the integrated system of the land base station-based AIS and satellite-based AIS according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an AIS operating range based on a land base station.
3 is a view showing a collision of ship AIS data according to the distance.
4 is a view showing the organizational configuration of the low-orbit hypocrisy-based AIS and the change according to the satellite orbit.
5 is a diagram illustrating power division in an integrated AIS system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an AIS message slot allocation method in an integrated AIS system according to an embodiment of the present invention.
7 shows a setup for a single FOV of a low orbit satellite based AIS.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. As the invention is provided to fully inform the scope of the invention, the invention is defined only by the description of the claims. Meanwhile, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 육상기지국 기반의 AIS와 위성기반의 AIS의 통합 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서 육상기지국 기반의 AIS 동작 범위를 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of the integrated system of the land base station-based AIS and satellite-based AIS according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a land base station based in the integrated AIS system according to an embodiment of the present invention A diagram showing the AIS operation range of the.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템은 지상의 육상기지국 기반 AIS와 저궤도 위성 기반 AIS를 통합하여 사용하며, 액세스 방식으로는 SOTDMA를 사용한다. 육상기지국 기반 AIS의 경우, 선박의 종류와 속도 및 거리에 따라 AIS 메시지를 충돌 없이 사용할 수 있는 선박이 한정되어 있으므로, 도 2에 나타난 바와 같이 동작 범위를 구분하여, AIS 슬롯 충돌을 방지함과 동시에 효율적인 슬롯의 사용이 가능하게 한다. As shown in FIG. 1, the integrated AIS system according to the embodiment of the present invention uses a ground-based base station-based AIS and a low orbit satellite-based AIS, and uses SOTDMA as an access method. In the case of the land base station-based AIS, ships that can use the AIS message without collisions are limited according to the type, speed, and distance of the ships, thereby preventing the AIS slot collision by dividing the operating range as shown in FIG. Enable the use of efficient slots.
본 발명의 실시예에서는 AIS 메시지 충돌은 크게 2가지로 구분되는데, (1) 같은 시간에 많은 선박으로부터 데이터 패킷을 수신하지 못하는 경우와 (2) 같은 슬롯에 많은 선박으로부터 데이터 패킷이 수신되는 경우이다.In the embodiment of the present invention, AIS message collisions are largely classified into two types: (1) a case in which data packets are not received from many vessels at the same time, and (2) a case in which data packets are received from many vessels in the same slot. .
두 가지 경우 모두 거리에 따른 신호전력으로 인하여 AIS 메시지 충돌이 발생하는데, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 육상기지국으로부터 선박 1의 거리를 d 1 , 육상기지국으로부터 선박 2의 거리를 d 2 라고 할 경우, 상술한 (1)의 상황은 다음의 [수학식 1]과 같은 상황일 때 발생한다.In both cases, AIS message collision occurs due to signal power according to distance. As shown in FIG. 3, when the distance of ship 1 from the land base station is d 1 , and the distance of
또한, 상술한 (2)의 상황은 다음의 [수학식 2]와 같은 상황일 때 발생한다.In addition, the above-mentioned situation of (2) occurs when the situation is as follows.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서는 메시지 충돌을 최소화하고 효율적인 AIS의 슬롯을 사용하기 위하여, 육상기지국 기반의 AIS의 경우 도 2에서 나타낸 바와 같이 AIS 동작범위를 구분한다. Therefore, in the integrated AIS system according to the embodiment of the present invention, in order to minimize message collisions and to use efficient AIS slots, in the case of the land base station-based AIS, the AIS operating range is divided as shown in FIG. 2.
즉, 육상기지국은 선박의 신호전력을 측정하는 장비를 가지고 있어, 신호의 전력에 따라 도 2와 같이 선박의 현재 위치 및 육상기지국의 동작 범위를 보호지역, 차등지역, 알로하(ALOHA)지역으로 구분한다. That is, the land base station has equipment for measuring the signal power of the ship, and according to the signal power, the current position of the ship and the operation range of the land base station are divided into a protected area, a differential area, and an Aloha area according to the signal power. do.
보호지역의 경우, [수학식 1]와 [수학식 2]의 조건에 속하지 않으므로, 선박의 경우 AIS의 슬롯을 최대한으로 사용할 수 있다. 차등지역에 위치한 선박은 보호지역 또는 알로하 지역에 위치한 선박과의 거리 및 신호의 전력이 [수학식 1]과 [수학식 2]의 조건을 만족하는 경우 충돌이 발생할 수 있으나, 다음의 [수학식 3]과 같이 알로하 지역의 최대 AIS 슬롯 사용 가능성이 낮으므로 차등지역에서의 경우 AIS 슬롯의 효율성이 증가한다.In the case of the protected area, since it does not belong to the conditions of [Equation 1] and [Equation 2], the vessel can use the slot of the AIS to the maximum. Ships located in the differential zone may encounter collisions when the distance and signal power from ships located in the protected area or the Aloha area satisfy the conditions of [Equation 1] and [Equation 2]. As shown in Fig. 3, the availability of the maximum AIS slot in the Aloha region is low, which increases the efficiency of the AIS slot in the differential region.
본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서 육상기지국으로부터 상대적으로 거리가 먼 알로하 지역은 [수학식 3]으로 인하여 최대 AIS 슬롯 사용 가능성이 낮으므로 저궤도 위성 기반 AIS와의 연계적인 사용을 한다. 이때 저궤도 위성 기반 AIS는 육상기지국 및 선박과의 수신이 모두 가능함에 따라 전송이 겹치는 것을 피하기 위하여 도 4와 같이 조직화 한다. In the integrated AIS system according to an embodiment of the present invention, the Aloha region, which is relatively far from the land base station, is used in conjunction with the low-orbit satellite-based AIS because the maximum AIS slot is less likely to be used due to Equation 3. In this case, the low-orbit satellite-based AIS is organized as shown in FIG. 4 in order to avoid overlapping transmissions as both the base station and the ship can be received.
도 4는 저궤도 위선 기반의 AIS의 조직적인 구성과 위성궤도에 따른 변화를 나타내는 도면이다. 4 is a view showing the organizational configuration of the low-orbit hypocrisy-based AIS and the change according to the satellite orbit.
도 4에서 swath(위성의 최대 동작 범위 내의 하위 동작 영역)내의 조직적인 구성은 실제 동작범위보다 작게 나타내었으며 FOV(Field Of View)는 수신지역으로서 각각의 영역에서 선박들은 독립적으로 메시지를 전송한다. 저궤도 위성 기반 AIS의 메시지 전송은 UTC로 동기화되며 AIS 슬롯의 위치는 swath 각 조직영역 내에서 조정된다. 또한 저궤도 위성 기반의 AIS의 경우, 동작범위가 광범위하여 도 5와 같이 선박의 위치에 따라 위성에서 수신하는 선박의 AIS 신호전력이 달라진다. In FIG. 4, the organizational configuration in swath (the lower operating area within the maximum operating range of the satellite) is smaller than the actual operating range, and the field of view (FOV) is a receiving area, and ships in each area independently transmit messages. The transmission of messages from low-orbit satellite-based AIS is synchronized to UTC, and the location of the AIS slots is coordinated within each swath of tissue. In addition, in the case of AIS based on a low orbit satellite, the AIS signal power of the ship received from the satellite varies according to the position of the ship as shown in FIG. 5.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서의 전력 구분을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating power division in an integrated AIS system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 저궤도 위성 기반 AIS는 도 5와 같이 육상기지국처럼 선박의 신호전력을 측정하는 장비를 가지고 있어, P SA 를 기준으로 swath 사이즈를 결정함과 동시에 FOV를 변화하여 AIS의 동작범위를 확대함과 동시에 육상기지국 기반 AIS 동작 범위를 구분하여 AIS 슬롯 충돌을 방지함과 동시에 특정지역의 밀집된 선박에 대한 AIS 검출확률을 증가하게 한다. In the present invention, the low-orbit satellite-based AIS has the equipment for measuring the signal power of the vessel like the land base station, as shown in Figure 5, to determine the swath size based on P SA and at the same time change the FOV to expand the operating range of the AIS At the same time, it distinguishes the land base station based AIS operating range to prevent AIS slot collision and increase the AIS detection probability for dense ships in a specific area.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합 AIS 시스템에서의 AIS 메시지 슬롯 할당 방법을 나타내는 동작 흐름도로서, 결과적으로 육상기지국 기반의 AIS와 저궤도 위성 기반 AIS는, 도 6에 나타난 바와 같이, 선박의 신호 전력를 구분하는 장비를 공유하고 있어 선박의 신호전력으로 AIS 슬롯을 효율적으로 할당한다. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for allocating an AIS message slot in an integrated AIS system according to an embodiment of the present invention. As a result, a land base station based AIS and a low orbit satellite based AIS are shown in FIG. 6. The equipment that divides power is shared to efficiently allocate AIS slots to the vessel's signal power.
선박의 신호 전력을 수신하는 장비는 특정 선박과 육상기지국과의 신호전력 P B 와 특정 선박과 저궤도 위성과의 신호전력 P S 를 비교한다. 특정 선박과 육상기지국과의 신호 전력 P S 가 더 큰 경우, 선박이 저궤도 위성보다 육상기지국과 상대적으로 더 가까운 곳에 위치하고 있다는 것을 의미하므로 P BD 와 P BP 를 다시 비교한다. P BP 가 더 큰 경우 도 2와 같이 보호지역으로 구분된 육상기지국 동작에 포함한다. Equipment for receiving a signal power of the ship then compares the signal power P S of the signal power of a particular ship and land with the base station B and P certain vessels and low orbit satellite. If the signal power P S between a particular ship and the land base station is larger, it means that the ship is located relatively closer to the land base station than the low-orbiting satellite, so compare P BD and P BP again. If P BP is larger, it is included in the operation of the land base station divided into the protected area as shown in FIG.
선박의 고속항해, 위성의 이동 및 기타 요인에 의하여 그 동작범위가 변경될 수 있으므로 보호지역 내의 특정 선박과 육상 기지국과의 신호전력 P BP 와 특정 선박과 위성과의 신호전력위치 P SP 를 비교하여 P BP 가 더 큰 경우 육상기지국 기반의 AIS를 사용하며 아닐 경우 저궤도 위성 기반의 AIS를 사용한다. Since the operating range can be changed by high speed navigation, satellite movement and other factors, the signal power P BP between a specific ship and a land base station in a protected area is compared with the signal power position P SP between a specific ship and a satellite. If P BP is larger, use AIS based on land-based station, otherwise use low-orbit satellite-based AIS.
또한 P BD 가 더 큰 경우 , 다시 한 번 P BD 와 P SD 를 비교하여 P BD 가 큰 경우 육상기지국의 차등지역에 포함시켜 동작한다. 이때 차등지역의 경우 선박의 AIS 메시지가 충돌할 가능성이 있으므로 할당되지 못한 경우 이전 단계로 이동하여 동작이 완성될 때까지 반복한다. In addition, if P BD if greater, by comparing the accumulated P BD and SD P P BD is again greater and operates to include the differential area of land-base stations. In this case, the ship's AIS message may collide in the differential area, so if not assigned, move to the previous step and repeat until the operation is completed.
한편, 특정 선박과 저궤도 위성과의 신호전력 P S 가 특정 선박과 육상기지국과의 신호전력 P B 보다 큰 경우, P SH 와 P BA 를 다시 비교한다. P BA 가 더 큰 경우, 위성 기반의 AIS를 사용하여 슬롯을 할당하지만 P SH 가 더 큰 경우 도 4와 같이 swath 사이즈를 조정하여 다시 P SH 와 P BA 를 비교하도록 한다. 이때, 단일의 저궤도 위성만을 사용하며 안테나의 범위 각도 I=98°이다. On the other hand, if the signal power P S between the specific ship and the low-orbiting satellite is greater than the signal power P B between the particular ship and the land base station, compare P SH and P BA again. If P BA is larger, slots are allocated using satellite-based AIS, but if P SH is larger, the swath size is adjusted as shown in FIG. 4 to compare P SH and P BA again. At this time, only a single low orbit satellite is used, and the range angle I = 98 ° of the antenna.
이 때, 도 7과 같은 데카르트 좌표 시스템을 사용하며, 도 7은 저궤도 위성 기반 AIS의 단일 FOV를 위한 설정을 나타낸다. 도 7에서 큰 원은 위성 FOV이며, r은 선박의 하위 위성 포인트로부터 방사상의 거리를 의미한다. 이 때 위성 궤도 운동은 FOV 내에 y 방향이다. 결과적으로, 지구의 표면에 선박의 위치는 위도 L ship 과 경도 l ship 로 얻을 수 있으며, 주어진 시간의 하위 위성 포인트 γ는 다음의 [수학식 4]로 찾을 수 있다.In this case, a Cartesian coordinate system as shown in FIG. 7 is used, and FIG. 7 shows a configuration for a single FOV of a low-orbit satellite-based AIS. In FIG. 7, the large circle is the satellite FOV, and r is the radial distance from the ship's lower satellite point. At this time, the satellite orbital motion is in the y direction in the FOV. As a result, the position of the ship on the surface of the earth can be obtained by latitude L ship and longitude l ship , and the lower satellite point γ at a given time can be found by Equation 4 below.
지역 지평선의 고도는 h sat 이며, 지역 지평선의 최하점으로부터 지면에 반경범위 γ horizon 는 다음의 [수학식 5]로 얻을 수 있다.The altitude of the local horizon is h sat , and the radius range γ horizon from the lowest point of the local horizon to the ground can be obtained from Equation 5 below.
이때 r e 는 지구의 반지름을, h는 위성의 고도를 의미한다. swath 폭은 2*r horizon 이며, 위성을 위한 최대 고도 각도는 다음의 [수학식 6]과 같다.Where r e is the radius of the earth and h is the altitude of the satellite. The swath width is 2 * r horizon , and the maximum elevation angle for the satellite is given by Equation 6 below.
선박 송신기는 half-wave 쌍극자 안테나이며 z-방향에 half-wave 쌍극자 안테나 유도를 위한 방사선 모양은 다음의 [수학식 7]과 같다. The ship transmitter is a half-wave dipole antenna and the radiation shape for inducing a half-wave dipole antenna in the z-direction is shown in Equation 7 below.
방위각도 φ은 독립적이며 안테나는 수직으로 양극화가 된다. 그러므로 선박 안테나를 위한 최대 이득은 2.15dB로 볼 수 있다. 경로 손실은 다음의 [수학식 8]과 같이 여유 공간 소스의 전송, 방사선 모양 G(θ,φ), 전력 Pt의 방사선, (θ 0 ,φ 0 )의 방향 이득 거리 R, 자속 밀도 교의 이득 등을 고려한다.The azimuth angle φ is independent and the antenna is vertically polarized. Therefore, the maximum gain for the ship antenna can be seen as 2.15dB. The path loss is obtained by the transmission of the free space source, the radiation shape G (θ, φ) , the radiation of the power Pt , the direction gain distance R of (θ 0 , φ 0 ), the gain of the magnetic flux density bridge, etc. Consider.
1/4πR 2 은 경로 손실률로, 이 때 R은 전송 소스로부터의 거리이다. 대기의 감쇠의 경우 산소, 수증기, 비의 주파수가 1GHz보다 높으므로 VHF 주파수에 감쇠는 0.05이하로 측정되기 때문에 고려하지 않고, 편극 손실은 Applton- Hartree 방정식과 VHF 주파수를 위한 단순화된 버전 유효 기간으로 다음의 [수학식 9]와 같이 주어진다. 1 / 4πR 2 is the path loss rate, where R is the distance from the transmission source. Atmospheric attenuation is not taken into account because the frequencies of oxygen, water vapor, and rain are higher than 1 GHz, so the attenuation at the VHF frequency is measured below 0.05. It is given by Equation 9 below.
또한 위성 안테나에 적응 편극과 원형 편극 안테나의 선형 편극으로 고정된 3dB의 편극 손실 값을 갖고 위성안테나는 등방성 복사 안테나로서 복사 형태는 모든 방향을 위해 f sat (θ,φ)=1를 가지며 지향성은 D sat (θ,φ)=0을 가진다. The satellite antenna is an isotropic radiation antenna with fixed polarization loss of 3dB, which is fixed to the satellite antenna by linear polarization of the adaptive polarization and the circular polarization antenna, and the radiation type is f sat (θ, φ) = 1 for all directions. D sat (θ, φ) = 0 .
AIS 표준은 9600 bit/s 비트율, 12bits 버퍼의 거리 지연을 가지므로 경사 경로 거리에 대한 에러는 다음의 [수학식 10]과 같다.Since the AIS standard has a 9600 bit / s bit rate and a distance delay of a 12-bit buffer, the error for the slope path distance is as shown in [Equation 10].
최종적으로, 본 발명의 실시예에서 저궤도 위성 기반 AIS의 위성 커버리지 지역 내의 특정 선박에 대한 검출 확률에 관한 결과는 다음의 [수학식 11]로 나타낼 수 있다.Finally, in the embodiment of the present invention, the result of the detection probability for a specific ship in the satellite coverage area of the low-orbit satellite-based AIS may be represented by the following Equation 11.
여기서 N은 FOV에서 선박의 수, M은 조직영역의 수, △T는 전송간격, T obs 는 위성 관측시간이다. Where N is the number of ships in the FOV, M is the number of tissue areas, ΔT is the transmission interval, and T obs is the satellite observation time.
본 발명에서의 AIS는 수십 Km 이내의 해상에서는 기존의 육상기지국을 이용한 AIS를 사용하며 그 외 지역에서는 위성 기반의 AIS를 사용하는 방식으로 연근해에서의 선박 수의 증감에 따라 위성 AIS의 FOV(Field of View)와 내부의 조직적인 영역 swath을 변화하여 AIS의 동작범위를 확대함과 동시에 육상기지국 기반 AIS 동작 범위를 구분하여 AIS 슬롯 충돌을 방지한다.In the present invention, the AIS uses the existing land base station in the sea within tens of kilometers and uses the satellite-based AIS in other areas. AIS slot collisions can be prevented by extending the AIS operating range by changing the swath of internal view and internal organization and by dividing the AIS operating range based on the land base station.
또한 한정된 AIS 슬롯을 효율적으로 사용하여 특정지역의 밀집된 선박에 대한 AIS 검출확률을 증가하게 한다. In addition, efficient use of limited AIS slots increases the probability of AIS detection for dense vessels in specific areas.
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.
Claims (2)
수십 Km 이내의 해상에서는 상기 육상기지국 기반 AIS를 사용하며,
상기 육상기지국 기반 AIS를 사용하지 않는 지역에서는 상기 저궤도 위성 기반 AIS를 사용하되,
연근해 선박 수의 증감에 따라 상기 저궤도 위성 기반 AIS의 FOV(Field of View)와 내부의 조직적인 영역 swath을 변화시키는 통합 AIS 시스템.An integrated AIS system that integrates a land base station based AIS and a low orbit satellite based AIS.
The land base station-based AIS is used at sea within tens of kilometers.
In the region where the land base station based AIS is not used, the low orbit satellite based AIS is used.
Integrated AIS system for changing the field of view (FOV) and internal organizational swath of the low-orbiting satellite-based AIS according to the increase and decrease of offshore ships.
상기 육상기지국 기반 AIS의 동작 범위를 보호지역, 차등지역, 알로하(ALOHA)지역의 3가지 지역으로 구분하는 통합 AIS 시스템.
The method of claim 1,
Integrated AIS system for dividing the operation range of the land base station-based AIS into three areas: protected area, differential area, and Aloha (ALOHA) area.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110444045A (en) * | 2019-06-14 | 2019-11-12 | 青岛科技大学 | A kind of non conflicting state ship cluster Situation analysis method |
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- 2011-07-28 KR KR1020110075182A patent/KR20130013495A/en not_active Application Discontinuation
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