KR100418353B1 - 선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 항해 기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛에 관한 것으로 센서부로부터 항해관련 신호를 수신하여 Digital 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈과 Radar Image를 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 Image Capture 및 Jpeg, Mpeg 등의 엔코딩을 하는 영상 처리 모듈과 조타실의 오디오 시그널을 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 수집하고 데이터를 압축하는 음성 처리 모듈과 FPGA를 이용하여 USB, Ethernet, Parallel, Serial, IEEE1394, RF 또는 IR 방식으로 PC와의 데이터를 송수신하는 메인모듈이 하나의 유닛을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 기존 기록장치에서 각 기능을 하는 모듈을 하나의 유닛으로 직접화하여 기존 제품보다 대폭 컴팩트화가 가능하게되어 사용 및 취급이 용이한 장점이 있다. 또한 그리고 감지된 데이터를 더욱 효율적으로 획득하는 잇점이 있다. 또한 저장 데이터의 판독기능을 개선하여 운항자료의 검색 및 해상사고 원인규명 기간 및 소요경비를 대폭 단축할 수 있다.

Description

선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛 {Data Acquisition and Management Unit for Voyage Data Recording}

본 발명은 선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 선박시스템에 새롭게 선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛을 구비하는 경우 선박의 사고시 가장 중요한 기록소스인항해관련 데이터, 영상 및 음성에 대한 데이터가 손실되어지는 경우를 방지할 수 있는 선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛에 관한 것이다.

지난 1994년 9월 발틱해에서 2,000여명의 인명을 앗아간 로로 페리 에스토니아(Estonia)호의 전복 사고후 아이엠오(IMO : International Maritime Organization)에서 구성된 전문가 그룹은 모든 로로 여객선에 선박항해 기록장치(Voyage Data Recorder : VDR)를 강제 탑제할 것을 1995년 SOLAS(Safety Of Life At Sea) 당사국 회의에 권고하는 한편, 솔라스 제5장 개정작업을 진행 중에 있는 엔에브이(NAV : Safety of Navigation) 소위원회가 선박설계 위치 소위원회(Design and Equipment : DE)와 협력하여 탑재요건 및 성능기준을 검토하도록 하였으며, 북유럽 등의 국가들은 일정 규모 이상의 선박에 대하여 블랙박스 기록장치의 설치를 의무화하고 있는 실정이다.

2000년 12월에 채택된 SOLAS의 내용 에 따르면 2002년 7월 1일 이후에 건조되는 신조선에 VDR의 설치가 의무화되었고, 현존하는 선박에 대한 의무설치도 단계적을 확대해 나가는 계획을 규정하고 있다.

이와 같이 선박에 설치되는 선박항해 기록장치는 선박의 운항 중 각종 데이터의 실시간 기록의 유지 및 관리를 목적으로, 항해 데이터, 엔진의 상태, 항해자료, 기상정보 등을 신호변환장치가 인식할 수 있도록 디지털 신호로 변환 후 메인 시스템에 전송하고, 이 전송된 자료를 원하는 형태로 출력 할 수 있게 하여 자동으로 선박 항해자료를 기록함에 따라 종래의 수작업에 의한 항해일지 작성의 수고를 덜 수 있고 효율적인 운항 관리시스템을 구축할 수 있는 장치로서 우리나라에서도선박항해 기록장치의 의무화는 이미 수년 전부터 거론되어 오고 있다.

또한, 선박 충돌 등 기타의 조건에 의한 사고시 원인 규명을 위한 객관적인 수단이 없었고 이로 인한 보험사와 피보험자간의 많은 트러블이 발생하였고, 따라서 선박 사고원인을 규명하는 객관적인 자료의 필요성이 꾸준히 제기되고 있는 바, 선박 내에 비행기의 블랙박스와 같은 기기를 의무적으로 탑재하여 상기에서 기술한 문제 해결의 객관적인 근거자료로 사용(IMO NAV SOLAS 협약 참조)하게 되었으며, 국제적인 기구에서 선박용 블랙박스의 기본 개념 및 블랙박스에 저장되어야 할 데이터의 종류에 대한 규정이 정해져 이를 기준으로 하는 선박항해 기록장치의 개발에 대한 원천 기술의 확보가 시급한 문제로 대두되고 있다.

이러한 이유로 선박은 통상 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 제어시스템 계통도를 구비하고 있는데, 도 1에 도시되어 있는 구성을 살펴보면, 선박 운항경로의 날씨를 인공위성으로부터 수신하여 팩시밀리로 수신하는 기상수신기, 현재 운항중인 선박의 위치를 확인하기 위해 지상위치측정 시스템(GPS)으로부터 신호를수신하는 GPS수신기, 현재 운항중인 선박의 일정한 범위내의 물체를 확인하는 레이더 탐지기, 수중에 음파를 발사하여 되돌아오는 반향파를 측정하여 수심 및 암초 등을 관측하는 음향탐지기, 운항중인 선박의 속도를 측정하여 기록하는 속도판독기, 방위 측정장치이며 방위신호를 전송하는 자이로컴퍼스, 추진기(프로펠러)의 회전수 등의 정보를 전송하는 추진기모니터 등으로 이루어진 감지수단과, 선박을 목적지까지 적절한 경로를 유도하기 위한 자동항법장치가 구비된다.

그리고 상기 감지수단과 자동항법장치로부터 출력 및 입력되는 모든 데이터는 이더넷(ETHERNET)과 같은 데이터 전송수단을 통해 통제시스템과 송수신하게 되며, 여기서 상기 통제시스템은 감지수단으로부터 수신 또는 감지된 모든 데이터를 데이터 전송수단을 통해 수집하여 각각의 정보를 디스플레이시키는 한편, 상기 통제시스템에서 조작되는 각종 제어 정보는 데이터 전송수단을 통해 감지수단에 전송됨으로써 결과적으로 상기 감지수단과 통제시스템은 데이터 전송수단에 의해 데이터의 송수신이 이루어지도록 되어 있다.

이때, 항해 자료를 기록하는 기록장치의 기존의 구성방식을 살펴보면, 먼저 선박 운항 경로의 날씨를 인공위성으로부터 팩시밀리로 수신하는 기상수신기, 현재 운항중인 선박의 위치를 확인하기 위해 지상위치측정 시스템(GPS)으로부터 신호를 수신하는 GPS수신기, 현재 운항중인 선박의 일정한 범위내의 물체를 확인하는 레이더 탐지기, 수중에 음파를 발사하여 되돌아오는 반향파를 측정하여 수심 및 암초 등을 관측하는 음향탐지기, 운항중인 선박의 속도를 측정하여 기록하는 속도판독기, 방위 측정장치이며 방위신호를 전송하는 자이로컴퍼스, 추진기(프로펠러) 회전수 등의 정보를 전송하는 추진기모니터 등으로 이루어진 감지수단에는 근거리 통신망과, 선박 전자장비 표준 통신프로토콜인 NMEA-0183의 통신포트가 연결되는 한편, 주요한 위치에 설치되어 영상 및 음성을 기록하는 영상 및 음성기록장치에는 상기 영상 및 음성기록장치로부터 발생되는 음성신호와 영상신호인 아날로그신호를 전송하는 아날로그전송망의 데이터 전송수단이 접속되어 있다.

그리고 상기 데이터 전송수단인 근거리 통신망, 통신포트, 아날로그전송망에는 각종 감지수단 및 자동항법장치, 영상 및 음성 발생장치로부터 전송되는 모든데이터를 수신하고 디지털화하여 출력하는 데이터 수집수단이 연결되며, 이 데이터 수집수단의 출력측에는 상기 데이터 수집수단을 통해 전송되는 각종 데이터를 분석하고 필요한 정보를 선택적으로 절대시간에 기준하여 받아들여 암호화하는 시스템 제어수단이 접속되고, 상기 시스템 제어수단의 일측에는 데이터 수집수단을 통해 전송되어진 필요한 정보를 저장하는 데이터 저장수단이 접속된다.

여기서 상기 데이터 저장수단은 레이저와 자기의 장점을 이용하여 데이터의 신뢰성과 안정성, 편리성, 내구성 등의 측면에서 월등히 뛰어난 광자기디스크(Magneto -Optical: MO)를 사용하고, 충격, 수압, 온도 등의 환경조건을 만족하는 보호상자 내부에 설치하여 외부의 환경 변화에도 안전하게 저장매체를 보호하도록 되어 있으며, 시스템 제어수단의 외측에 설치되는 외장형으로 구성한다.

또한, 상기 데이터 저장수단에는 외부로부터 접속되는 별도의 데이터 해독수단에 의해 저장된 데이터를 해독하도록 구성되어 있으며, 상기 데이터 탐색수단에는 표시부를 연결하여 데이터 복구시 사고 당시의 선박 운항 정보를 문자 및 그래픽으로 디스플레이 되도록 하고, 상기 데이터 저장수단의 일측에는 상기 시스템 제어수단에 의해 구동되어 데이터 저장수단의 위치를 외부에 알리기 위한 신호발생수단이 연결되어 있다.

이러한 선박 항해기록장치는 선박의 항해시 운항과 관련된 각종 장비의 데이터를 기록하여 당해 선박의 사고 발생시에 기록된 데이터로부터 사고의 원인을 정확히 파악할 수 있도록 하는 것으로서, 주로 마이크로폰 등에 의한 음성신호를 처리하여 디지털 음성 데이터로 저장하며, 레이더와 전자해도 및 감시카메라 등의 영상신호를 처리하여 디지털 영상 데이터로 저장하여 해난사고 및 기타 필요시 저장된 데이터를 해석하여 사고원인 및 항해 과정을 조사할 수 있게 하는 것이다.

이러한 구성을 갖는 종래 항해 기록장치는 설치시 각 기능을 하는 수단들이 독립적으로 설치되어 있어서 전체 시스템이 복잡할 뿐만 아니라 저장 데이터를 해독시 저장된 운항자료를 시간대별로 나열하는 기능으로 국한되어 있어서 사고 당시의 상황을 해석하는데 많은 시간과 어려움이 있었다.

전술한 종래 항해기록장치의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존 기록장치에서 각 기능을 하는 모듈을 하나의 유닛으로 직접화하여 기존 기술에 의한 제품보다 대폭 컴팩트화하는 것을 목표로 한다. 그리고 감지된 데이터를 더욱 효율적으로 획득하는 것을 목표로 한다. 또한 저장 데이터의 판독기능을 개선하여 운항자료의 검색 및 해상사고 원인규명 기간 및 소요경비를 대폭 단축할 수 있는 것을 목표로 한다.

도 1은 선박의 제어시스템 계통도

도 2는 본 발명에 따른 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛을 포함하는 선박용 항해기록장치 블록도

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 자동항법장치 데이터 감지수단 2 : 엔진속도 감지수단

3 : 조타실의 오디오신호 감지수단 4 : VHF 통신감지수단

5 : 기타 감지수단 6 : 데이터획득 및 관리유닛

8: 데이터저장유닛

9: 데이터추출 및 해석 시스템

상기 목적을 달성하기 위한 본 선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛은, 레이더 이미지, ECDIS 이미지, GPS 데이터, 에코사운드 데이터, 속도 로그 데이터, 자이로콤파스 데이터, 항해알람과 같은 자동항법장치 데이터 감지수단과 엔진속도 감지수단과 조타실의 오디오신호 감지수단 및 VHF 통신감지수단 및 기타 선박운항과 관련된 각종센서의 신호를 감지하는 감지수단을 통하여 감지된 데이터 중 센서부로부터 항해관련 신호를 수신하여 디지털 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈과, 레이더 이미지를 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 이미지 캡처 및 Jpeg, Mpeg 등의 엔코딩을 하는 영상 처리 모듈과, 조타실의 오디오 시그널을 FPGA(Field Programmable-Gate Array)-DSP(Digital Signal Processing)를 이용하여 실시간으로 수집하고 데이터를 압축하는 음성 처리 모듈과, FPGA를 이용하여 USB, Ethernet, Parallel, Serial, IEEE1394, RF 또는 IR 방식으로 PC와의 데이터를 송수신하는 메인모듈이 하나의 유닛을 형성하는 것을 그 주요한 특징으로 하고있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 선박용 항해기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛을 채택한 선박용 항해기록장치의 블록도이다. 첨부된 도면을 살펴보면 본 발명의 항해기록장치를 구성하는 구성요소로서 먼저 자동항법장치 데이터 감지수단(1)은 레이더 이미지, ECDIS 이미지, GPS 데이터, 에코사운드 데이터, 속도로그 데이터, 자이로 콤파스데이터, 항해알람에 관한 데이터를 감지한다. 그리고 엔진속도 감지수단(2)는 아날로그 신호인 엔진속도를 감지한다. 조타실의 감지수단으로서 조타실의 오디오신호 감지수단(3)과 조타실의 무선통신 전화기의 오디오 신호를 감지하기 위한 VHF 통신감지수단(4)이 있다. 기타 각종 센서에 의한 기타 감지수단(5)이 있다. 이러한 감지수단으로부터의 디지털, 오디오신호 및 아날로그 신호는 데이터 획득 및 관리 유닛(6)에서 획득되어지고, 여기서 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환된다. 상기 감지 센서에 의한 신호 중 특히 레이더 이미지는 FPGA(Field Programmable-Gate Array)- DSP(Digital Signal Processing)를 이용하여 실시간으로 이미지 캡처 및 jpeg, mpeg 등의 인코딩이 수행되고, 조타실의 오디오신호 역시 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 수집된다. 이러한 데이터획득 및 관리유닛(6)은 또한 입력된 각종 자료를 데이터베이스화하여 관리되고, 실시간으로 표시되며 압축하는 기능을 갖는다. 또한 압축된 자료는 주기적으로 외부의 데이터 저장 유닛(8)에 저장하게 하는 기능을 갖는다. 상기의 데이터 획득 및 관리 유닛(6)은 크게 다음과 같은 4가지 모듈로 구성된다. 즉 센서부로부터 항해관련 신호를 수신하여 Digital 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈과, Radar Image를 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 Image Capture 및 Jpeg, Mpeg 등의 엔코딩을 하는 영상 처리 모듈과, 조타실의 오디오 시그널을 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 수집하고 데이터를 압축하는 음성 처리 모듈과, FPGA를 이용하여 USB, Ethernet, Parallel, Serial, IEEE1394, RF 또는 IR 방식으로 PC와의 데이터를 송수신하는 메인모듈로 구성된다. 또한 이러한 4가지 모듈은 집적화 되어 휴대가 가능한 컴팩트한 하나의 유닛의 형태로 제작된다.

데이터추출 및 해석 시스템(9)은 사고나 또는 항해기록의 조사분석이 필요한 경우 데이터 저장유닛(8)으로부터 데이터를 추출하여 해석 및 분석하는 시스템이다. 이 데이터추출 및 해석 시스템(9)은 데이터 저장유닛(8)과 연결된 데이터 획득및 관리 유닛(6)으로부터 USB, Ethernet, Parallel, Serial, IEEE1394, RF 또는 IR 방식 중 하나를 이용하여 데이터를 전송받아 플레이백 기능을 이용하여 운항자료를 해석/판독하는 기능을 수행한다. 플레이백 기능을 이용하면 데이터 판독시 사고 발생 상황을 재현함으로써 사고원인을 분석할 수 있으며 이에 대한 대비책을 세움으로써 사고를 미연에 방지할 수 있는 잇점이 있다.

상기와 같이 본 발명의 데이터 획득 및 관리 유닛(6)을 이용하면 기존 항해 기록장치의 각 기능을 하는 모듈을 하나의 유닛으로 직접화하여, 필요시 데이터추출 및 해석 시스템(9)의 메인 보드에 연결하게 되므로, 기존 기술에 비하여 컴팩트한 장점이 있고, 따라서 사용자가 취급이 용이한 효과가 발생되게 된다. 또한 감지수단(5)을 통하여 감지된 데이터 중 레이더 이미지를 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 이미지 캡처 및 jpeg, mpeg 등의 인코딩을 수행하는 모듈과 조타실의 오디오신호를 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 수집하므로서 각각의 보드들이 독립적으로 작동함으로 인하여 일반적인 PC에서 멀티태스킹으로 수행되는 것과 비교해서 안정성을 보장할 수 있고 처리 속도의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있어 궁극적으로 데이터 수집에 큰 장점을 가지는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 기존 기록장치에서 각 기능을 하는 모듈을 하나의 유닛으로 직접화함으로써 기존 제품보다 대폭 컴팩트화가 가능하게되어 사용 및 취급이 용이한 장점이 있다. 또한 그리고 감지된 데이터를 더욱 효율적으로 획득하는 잇점이 있다. 또한 저장 데이터의 판독기능을 개선하여 운항자료의 검색 및해상사고 원인규명 기간 및 소요경비를 대폭 단축할 수 있다.

Claims (1)

1. 센서부로부터 항해관련 신호를 수신하여 Digital 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈과;

   Radar Image를 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 Image Capture 및 Jpeg, Mpeg 등의 엔코딩을 하는 영상 처리 모듈과;

   조타실의 오디오 시그널을 FPGA-DSP를 이용하여 실시간으로 수집하고 데이터를 압축하는 음성 처리 모듈과;

   FPGA를 이용하여 USB, Ethernet, Parallel, Serial, IEEE1394, RF 또는 IR 방식으로 PC와의 데이터를 송수신하는 메인모듈;이 하나의 유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 선박항해 기록장치를 위한 데이터 획득 및 관리유닛