KR100535377B1 - Apparatus of image displaying used for ship having function of simultaneously displaying ship location information in two coordinate system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2개의 좌표계에 의해 선박 위치를 동시에 표시할 수 있는 선박용 영상 표시장치에 대한 것이다. 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치는, GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 사용자가 기 설정한 제1좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표를 출력하는 GPS 신호 수신기와; 상기 GPS 신호 수신기에서 출력된 제1위치 좌표를 입력받아 사용자가 기 설정한 제2좌표계에 따른 선박의 제2위치 좌표를 계산하고 제1위치 좌표와 제2위치좌표를 출력하는 좌표계 변환기와; 해도가 저장된 메모리에서 해도를 독출한 후 비디오 컨트롤러를 제어하여 상기 제1위치좌표 또는 제2위치좌표에 대응하는 지점을 중심으로 소정 범위의 해도가 영상 표시기에 디스플레이되게 하고, 상기 영상 표시기의 소정 영역에 상기 제1위치 좌표와 제2위치 좌표가 동시에 출력되도록 프로세스를 제어하는 메인 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an image display apparatus for ships capable of simultaneously displaying the ship position by two coordinate systems. According to an aspect of the present invention, there is provided a ship image display apparatus comprising: a GPS signal receiver configured to receive a GPS signal from a GPS satellite and output a first position coordinate of a ship according to a first coordinate system set by a user; A coordinate system converter that receives the first position coordinates output from the GPS signal receiver, calculates a second position coordinate of a ship according to a second coordinate system set by a user, and outputs a first position coordinate and a second position coordinate; After reading the chart from the memory in which the chart is stored, the video controller is controlled to display a chart of a predetermined range on the image display centered on a point corresponding to the first position coordinate or the second position coordinate, and the predetermined area of the image display unit. And a main microprocessor for controlling the process such that the first position coordinates and the second position coordinates are simultaneously output.
Description
본 발명은 GPS(Global Positioning System)을 이용하여 선박 항해 지역의 해도를 디지털 영상으로 출력하는 선박 항해용 영상 표시장치에 대한 것으로써, 보다 상세하게는 선박 항재 지점의 위치를 서로 다른 2개의 좌표계로 표시할 수 있는 기능이 탑재된 선박 항해용 영상 표시장치에 대한 것이다. The present invention relates to a ship navigation image display device that digitally outputs the sea chart of a ship navigation area by using a GPS (Global Positioning System), and more specifically, the position of the ship anticipation point in two different coordinate systems. The present invention relates to a ship navigation video display device equipped with a display function.
일반적으로 GPS를 이용하여 항해 선박의 GPS 수신 좌표를 실시간으로 획득하고 메모리에 저장시켜 둔 선박 항해 지역의 해도 상에 선박의 위치를 실시간으로 디스플레이하는 선박 항해용 영상 표시장치를 GPS 플로터라고 한다. 이러한 GPS 플로터는 GPS 수신 좌표를 메모리에 저장된 선박 항해 지역의 해도 상에 나타내기 때문에 선박 항해자가 선박의 위치를 실시간으로 파악할 수 있어 선박 항해시 필수적인 장비로 여겨지고 있다. In general, a GPS navigation plotter is a GPS plotter that acquires GPS coordinates of a sailing vessel in real time and displays the position of the vessel in real time on a chart of a sailing region stored in a memory. Since the GPS plotter displays the GPS reception coordinates on the chart of the ship navigation area stored in the memory, the ship navigator can identify the ship's position in real time and is considered to be an essential equipment when sailing the ship.
한편, 종래기술에 따른 선박용 영상 표시장치는 선박의 현 위치를 해도 상에 표시할 때 하나의 좌표계에 따른 위치 정보만을 디스플레이 한다. 현재 선박용 영상 표시장치에 이용될 수 있는 주요한 표준 좌표계의 수는 대략 85가지에 달하는데, 거의 대부분의 나라들은 선박용 영상 표시장치에 WGS(World Geodetic System)-84 좌표계를 적용하고 있다. On the other hand, the ship image display apparatus according to the prior art displays only the position information according to one coordinate system when displaying the current position of the vessel on the chart. Currently, the number of major standard coordinate systems that can be used for ship video display device is about 85, and almost all countries apply World Geodetic System (WGS) -84 coordinate system to ship video display device.
상기 WGS-84 좌표계는 GPS를 비롯한 여러 가지 계측 장비를 가지고 전 세계적으로 측정해온 지구의 중력장과 지구 모양을 근거로 1984년 만들어진 지구 중심 지구 고정 좌표계로써 지구질량 중심을 원점으로 한 직각 좌표계이다. WGS-84 좌표의 Z축은 1984년 국제 시보국(Bureau International Le L'herue)에서 정의한 지구자전 축의 방향과 평행하며, X축은 WGS-84 의 기준 자오면과 적도면과의 교차선으로서, 이 기준 자오선은 국제 시보국 관측소들에 의해 채택된 경도좌표를 기준으로 국제 시보국에서 정의한 영점 자오선과 평행하다. 그리고, Y축은 X축과 Y축이 이루는 평면에 동쪽으로 수직인 방향으로 정의된다.The WGS-84 coordinate system is an earth-based global fixed coordinate system created in 1984 based on the earth's gravitational field and the shape of the earth, which has been measured worldwide using GPS and other measuring instruments. The Z axis of the WGS-84 coordinates is parallel to the direction of the Earth's rotation axis as defined by Bureau International Le L'herue in 1984, and the X axis is the intersection of the reference meridion plane and the equator plane of the WGS-84. It is parallel to the zero meridian defined by the International Times Board with respect to the longitude coordinates adopted by the International Times Stations. The Y axis is defined as a direction perpendicular to the east of the plane formed by the X axis and the Y axis.
그런데, 상기한 바 있는 WGS-84 좌표계와 다른 표준 좌표계를 선박용 영상 표시장치에 적용하여 사용하고 있는 나라가 있어서, 이로 인해 해상에서의 항해나 조업시 다른 나라의 영해 침범 또는 어로 지역의 이탈 문제가 발생되고 있다. By the way, there is a country that uses the WGS-84 coordinate system and other standard coordinate system as described above for the video display device for ships, which causes problems in territorial sea invasion of other countries or departure of fishery area during voyage or operation at sea. It is occurring.
예를 들어, 일본국은 2002년 4월부터 선박용 영상 표시장치의 표준 좌표계로 WGS-84 좌표계를 사용하고 있으나, 그 이전에는 선박용 영상 표시장치의 표준 좌표계로 Tokyo 좌표계를 사용하여 왔고, 대한민국의 경우는 대부분의 선박들이 아직까지도 Tokyo 좌표계가 적용된 선박용 영상 표시장치를 사용하고 있다. 이로 인해 연근해에서 항해 및 조업하는 선박들이 인접국가 간의 서로 다른 좌표계에 의한 위치(위도,경도)값 적용으로 인해 영해 및 배타적 경제수역의 침범 등의 우려가 존재하고 있다. 따라서, 대한민국의 경우도 일본국과 마찬가지로 선박용 영상 표시장치에 적용되는 좌표계를 Tokyo 좌표계에서 WGS-84 좌표계로 변경하고 있는 추세에 있다.For example, since April 2002, Japan has used the WGS-84 coordinate system as the standard coordinate system for ship video display devices, but before that, the Tokyo coordinate system has been used as the standard coordinate system for ship video display devices. Most ships still use image display devices for ships with Tokyo coordinate system. As a result, ships sailing and operating in offshore waters have concerns about the invasion of territorial seas and exclusive economic zones due to the application of position (latitude and longitude) values by different coordinate systems between neighboring countries. Accordingly, in the case of South Korea, as in Japan, the coordinate system applied to the video display device for ships is changing from the Tokyo coordinate system to the WGS-84 coordinate system.
하지만, 연근해 모든 선박이 WGS-84 좌표계를 사용하는 선박용 영상 표시장치로 장치를 교체하기까지는 많은 비용과 시일이 소요될 것이므로, 특히 대한민국의 경우 아직까지는 Tokyo 좌표계에 따른 선박용 영상 표시장치와 WGS-84 좌표계에 따른 선박용 영상 표시장치가 혼용될 수밖에 없다. 이러할 경우, WGS-84 좌표계를 사용하는 선박용 영상 표시장치와 기존의 Tokyo좌표계를 사용하는 선박용 영상 표시장치와의 위치(위도,경도)값 오차로 인해 대한민국의 연근해 선박 상호간에 위치 정보 교환시 정보에 오차가 발생될 수도 있고, 이로 인해 전술한 인접국가의 영해 침범 및 배타적 경제수역의 침범 등의 문제가 발생될 우려가 있다.However, it would be costly and time-consuming to replace the device with a ship video display device using the WGS-84 coordinate system, especially in the case of Korea, so far, the ship video display device and the WGS-84 coordinate system according to the Tokyo coordinate system are still present. According to the ship video display device is bound to be mixed. In this case, the position (latitude and longitude) value error between the ship image display device using the WGS-84 coordinate system and the ship image display device using the existing Tokyo coordinate system may be changed. Errors may occur, which may cause problems such as the infringement of the territorial sea and the exclusive economic zone of the neighboring countries described above.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 착상된 것으로써, 선박용 영상 표시장치에서 서로 다른 2개의 좌표계에 따른 선박 위치 정보를 선박 항해자에게 동시에 제공함으로써 선박 상호간의 위치 정보 교환시 오차가 발생되는 문제와, 이로 인해 인접국가의 영해 침범 또는 배타적 경제수역의 침범 등과 같은 문제를 해결하는데 있다. The present invention has been conceived to overcome the above-mentioned problems of the prior art, and at the same time, an error occurs when exchanging position information between ships by simultaneously providing ship position information according to two different coordinate systems to a ship navigator in a ship video display device. To solve problems such as territorial waters in neighboring countries or invasion of exclusive economic zones.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치는, GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 사용자가 기 설정한 제1좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표를 출력하는 GPS 신호 수신기; 상기 GPS 신호 수신기에서 출력된 제1위치 좌표를 입력받아 사용자가 기 설정한 제2좌표계에 따른 선박의 제2위치 좌표를 계산하고 제1위치 좌표와 제2위치좌표를 출력하는 좌표계 변환기; 및 해도가 저장된 메모리에서 해도를 독출한 후 비디오 컨트롤러를 제어하여 상기 제1위치좌표 또는 제2위치좌표에 대응하는 지점을 중심으로 소정 범위의 해도가 영상 표시기에 디스플레이되게 하고, 상기 영상 표시기의 소정 영역에 상기 제1위치 좌표와 제2위치 좌표가 동시에 출력되도록 프로세스를 제어하는 메인 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a ship image display apparatus comprising: a GPS signal receiver configured to receive a GPS signal from a GPS satellite and output a first position coordinate of a ship according to a first coordinate system set by a user; A coordinate system converter that receives the first position coordinates output from the GPS signal receiver, calculates a second position coordinate of a ship according to a second coordinate system set by a user, and outputs a first position coordinate and a second position coordinate; And after reading the chart from the memory in which the chart is stored, controlling the video controller so that a chart of a predetermined range is displayed on an image display centering on a point corresponding to the first position coordinate or the second position coordinate. And a main microprocessor for controlling the process such that the first position coordinates and the second position coordinates are simultaneously output to a region.
본 발명에 있어서, 상기 좌표계 변환기는, 상기 GPS 신호 수신기와 데이터 입출력을 인터페이스하는 제1인터페이스; 상기 메인 마이크로 프로세서와 데이터 입출력을 인터페이스하는 제2인터페이스; 복수의 좌표계가 채용하는 타원체의 데이텀, 각 타원체에서 위, 경도 좌표를 지심좌표로 변환하는 연산 알고리즘과 필요한 인자값, 타원체간 지심좌표 변환을 위해 필요한 인자값, 및 각 타원체에서 지심 좌표를 위, 경도 좌표로 변환하기 위한 연산 알고리즘과 필요한 인자값이 저장된 메모리부; 및 상기 메모리부를 참조하여 선박의 제1좌표계에 따른 제1위치 좌표를 제2좌표계에 따른 제2위치 좌표로 변환하는 좌표계 변환 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the coordinate system converter, the first interface for interfacing the data input and output with the GPS signal receiver; A second interface for interfacing data input / output with the main microprocessor; Datum of the ellipsoid adopted by a plurality of coordinate systems, an algorithm for converting the upper and the longitude coordinates to the center coordinates in each ellipsoid, the necessary parameter values, the necessary parameter values for the transformation of the center coordinates between the ellipsoids, and the center coordinates in each ellipsoid, A memory unit for storing arithmetic algorithm and necessary parameter values for converting into longitude coordinates; And a coordinate system conversion processor for converting the first position coordinates according to the first coordinate system of the ship into the second position coordinates according to the second coordinate system with reference to the memory unit.
본 발명에 있어서, 상기 메인 마이크로 프로세서는 사용자의 요청에 응답하여 사용자로부터 제1좌표계 및 제2좌표계의 종류 정보를 선택 입력받을 수 있는 좌표계 선택 인터페이스를 영상 표시기에 제공하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the main microprocessor provides a video display with a coordinate system selection interface for selecting and receiving type information of the first coordinate system and the second coordinate system from the user in response to a user's request.
본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치는, 상기 좌표계 선택 인터페이스 상에서 소정의 좌표계를 제1좌표계 또는 제2좌표계로 선택할 수 있는 버튼이 구비되어 있어 사용자에 의한 좌표계 선택신호를 메인 마이크로 프로세서로 전송할 수 있는 키패드를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 상기 메인 마이크로 프로세서는 상기 키패드로부터 제1좌표계 선택신호가 수신되면, 선택된 제1좌표계 종류 정보를 GPS 신호 수신기와 좌표계 변환기의 프로세서로 전송하고, 상기 GPS 신호 수신기와 좌표계 변환기의 프로세서는 자체적으로 마련된 메모리에 제1좌표계의 종류 정보를 수록 저장할 수 있다. 또한, 상기 마이크로 프로세서는 상기 키패드로부터 제2좌표계 선택신호가 수신되면, 선택된 제2좌표계 종류 정보를 좌표계 변환기의 프로세서로 전송하고, 상기 좌표계 변환기의 프로세서는 자체적으로 마련된 메모리에 제2 좌표계 종류 정보를 수록 저장할 수 있다.The video display device for ships according to the present invention is provided with a button for selecting a predetermined coordinate system as a first coordinate system or a second coordinate system on the coordinate system selection interface, and a keypad for transmitting a coordinate system selection signal by a user to the main microprocessor. It is preferable to further include. In this case, when the first coordinate system selection signal is received from the keypad, the main microprocessor transmits the selected first coordinate system type information to the processor of the GPS signal receiver and the coordinate system converter. The type information of the first coordinate system may be stored and stored in the memory. When the second coordinate system selection signal is received from the keypad, the microprocessor transmits the selected second coordinate system type information to the processor of the coordinate system converter, and the processor of the coordinate system converter transmits the second coordinate system type information to its own memory. Can be stored.
본 발명에 있어서, 상기 제1좌표계 및 제2좌표계는 각각 WGS-84 좌표계 및 Tokyo 좌표계일 수도 있고, 이와 반대로 상기 제1좌표계 및 제2좌표계는 각각 Tokyo 좌표계 및 WGS-84 좌표계일 수도 있다.In the present invention, the first coordinate system and the second coordinate system may be a WGS-84 coordinate system and a Tokyo coordinate system, respectively, and on the contrary, the first coordinate system and the second coordinate system may be a Tokyo coordinate system and a WGS-84 coordinate system, respectively.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 영상 표시장치의 구성을 도시한 장치 구성도이다. 1 is a device configuration diagram showing the configuration of a ship video display device according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치는 GPS 신호 수신기(10), 비디오 컨트롤러(20), 영상표시기(30), 좌표계 변환기(40), 메인 마이크로 프로세서(50), 키패드(60) 및 해도 저장용 메모리(70)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a ship video display device according to the present invention includes a GPS signal receiver 10, a video controller 20, an image display device 30, a coordinate system converter 40, a main microprocessor 50, and a keypad 60. And a memory for storing charts 70.
상기 GPS 신호 수신기(10)는 위성으로부터 GPS 신호를 수신한 후 이를 사용자가 미리 설정하여 둔 제1좌표계의 제1위치 좌표(위도, 경도)로 변환한다. 상기 제1좌표계는 사용자가 키패드(60)를 통하여 설정하며, 주로 사용되는 선박용 영상 표시장치의 좌표계로 설정되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 메인 마이크로 프로세서(50)는 사용자에 의한 요청시 제1좌표계의 종류 정보를 선택할 수 있는 제1좌표계 선택 인터페이스를 영상 표시기(30)를 통하여 디스플레이하며 이에 응답하여 사용자가 소정의 좌표계를 제1좌표계로 선정(예컨대, WGS-84 좌표계)하면 선정된 좌표계의 종류 정보를 메인 마이크로 프로세서(50)가 수신하여 GPS 신호 수신기(10) 및 좌표계 변환기(40)로 전송한다. 그러면, 상기 GPS 신호 수신기(10) 및 좌표계 변환기(40)의 프로세서(미도시)는 별도로 마련된 메모리에 제1좌표계의 종류 정보를 수록하여 저장한다. 상기 GPS 신호 수신기(10)는 신호를 수신하는 GPS 안테나와 그 신호를 처리하여 사용자가 정한 제1좌표계에 따른 제1위치 좌표로 변환하는 프로세서로 구성되며, 이들이 결합된 GPS 신호 수신기("DGPS")가 현재 상용화되어 있다. The GPS signal receiver 10 receives a GPS signal from a satellite and converts the GPS signal into first position coordinates (latitude and longitude) of a first coordinate system set by a user in advance. The first coordinate system is set by the user through the keypad 60, and is preferably set as a coordinate system of a ship video display apparatus. To this end, the main microprocessor 50 displays a first coordinate system selection interface through which the user selects the type information of the first coordinate system through the image display device 30 in response to the user's request. When the first coordinate system is selected (for example, the WGS-84 coordinate system), the main microprocessor 50 receives the type information of the selected coordinate system and transmits the information to the GPS signal receiver 10 and the coordinate system converter 40. Then, the processor (not shown) of the GPS signal receiver 10 and the coordinate system converter 40 stores the type information of the first coordinate system in a separately provided memory. The GPS signal receiver 10 comprises a GPS antenna for receiving a signal and a processor for processing the signal and converting the signal into first position coordinates according to a first coordinate system determined by a user. ) Is now commercially available.
상기 GSP 신호 수신기(10)로부터 제1좌표계에 따라 출력되는 선박의 위치 정보는 좌표계 변환기(40)로 입력되며, 좌표계 변환기(40)는 입력된 제1좌표계에 따른 선박의 위치정보인 제1위치 좌표를 사용자가 정한 제2좌표계에 따른 위치 정보인 제2위치 좌표(위도, 경도)로 변환한 후 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 2개의 서로 다른 선박 위치 정보를 메인 마이크로 프로세스(50)로 출력한다. 여기에서, 제1좌표계에 따른 제1위치 좌표를 제2좌표계에 따른 제2위치 좌표로 변환하는 구체적은 과정은 후술하기로 한다. Position information of the ship output from the GSP signal receiver 10 according to the first coordinate system is input to the coordinate system converter 40, and the coordinate system converter 40 is a first position which is position information of the ship according to the inputted first coordinate system. After converting the coordinates into second position coordinates (latitude and longitude) which are position information according to the user-defined second coordinate system, two different vessel position information according to the first coordinate system and the second coordinate system are transferred to the main micro process 50. Output Here, a specific process of converting the first position coordinates according to the first coordinate system into the second position coordinates according to the second coordinate system will be described later.
상기 제2좌표계의 종류정보는 사용자가 직접 선택한다. 이를 위해, 상기 메인 마이크로 프로세서(50)는 제2좌표계의 종류를 사용자가 직접 선택할 수 있게 하는 제2좌표계 선택 인터페이스를 영상 표시기(30)를 통하여 사용자에게 디스플레이한다. 그러면, 사용자는 캐패드(60)를 이용하여 디스플레이된 제2좌표계 선택 인터페이스에서 소정의 제2좌표계를 선택한다. 메인 마이크로 프로세서(50)는 선택된 제2좌표계의 종류정보를 수신하여 좌표계 변환기(40)로 전송하며, 이에 응답하여 좌표계 변환기(40)의 프로세서(미도시)는 입력된 제2좌표계의 종류정보를 별도로 마련된 메모리에 저장한다.The type information of the second coordinate system is directly selected by the user. To this end, the main microprocessor 50 displays the second coordinate system selection interface for allowing the user to directly select the type of the second coordinate system to the user through the image display device 30. Then, the user selects a predetermined second coordinate system from the displayed second coordinate system selection interface using the cap 60. The main microprocessor 50 receives the type information of the selected second coordinate system and transmits it to the coordinate system converter 40. In response, the processor (not shown) of the coordinate system converter 40 receives the type information of the inputted second coordinate system. Store in a separate memory.
상기 비디오 컨트롤러(20)는 메인 마이크로 프로세서(50)의 출력 신호에 따라 해도 저장용 메모리(70)로부터 독출된 해도를 그래픽 인터페이스로 영상 표시기(예컨대, LCD: 30)에 디스플레이하게 되는데, 선박의 현 위치를 나타내는 GPS 좌표를 화면의 중앙에 두고 이를 중심으로 하여 소정 범위의 해도를 영상으로 나타낸다. 이러한 과정은 메인 마이크로 프로세서(50)에 의해 그 프로세스가 제어됨은 물론이다. 또한, 상기 메인 마이크로 프로세서(50)가 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 선박의 위치 정보를 출력하면 상기 비디오 컨트롤러(20)는 영상 표시기(30)에 마련된 소정의 화면 영역에 제1위치 좌표 및 제2위치 좌표를 그래픽 인터페이스로 동시 출력한다. 상기 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 선박의 위치 정보인 제1위치 좌표 및 제2위치 좌표는 해당 좌표계에 따른 위도 및 경도이다.The video controller 20 displays the sea chart read from the sea island storage memory 70 according to an output signal of the main microprocessor 50 on a video display (eg, LCD) 30 in a graphic interface. GPS coordinates indicating the position are centered on the screen, and the chart of the predetermined range is displayed as an image based on the center. This process is of course controlled by the main microprocessor 50. In addition, when the main microprocessor 50 outputs the position information of the ship according to the first coordinate system and the second coordinate system, the video controller 20 may display the first position coordinates in a predetermined screen area provided on the image display device 30. Simultaneously output the second position coordinates to the graphical interface. The first position coordinates and the second position coordinates, which are position information of the ship according to the first coordinate system and the second coordinate system, are latitude and longitude according to the corresponding coordinate system.
상기 키패드(60)는 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치에 대한 제어 명령을 내릴 수 있는 다수의 버튼, 예컨대 숫자키, 방향이동키, 선택확인키, 선택취소키 등을 구비한다. 본 발명에서는 상기 키패드(60)를 이용하여 사용자가 제1좌표계 및 제2좌표계의 종류를 선택하고 선택된 좌표계 정보를 메인 마이크로 프로세서(50)로 입력한다. 메인 마이크로 프로세서(50)로 입력된 제1좌표계 및 제2좌표계의 종류정보는 전술한 바와 같이 GPS 신호 수신기(10) 또는 좌표계 변환기(40)로 전송된다.The keypad 60 is provided with a plurality of buttons, for example, a numeric key, a direction movement key, a selection confirmation key, a selection cancel key, and the like, which can give a control command to the image display apparatus for ships according to the present invention. In the present invention, the user selects the type of the first coordinate system and the second coordinate system using the keypad 60 and inputs the selected coordinate system information to the main microprocessor 50. Type information of the first coordinate system and the second coordinate system input to the main microprocessor 50 is transmitted to the GPS signal receiver 10 or the coordinate system converter 40 as described above.
도2는 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치에 구비된 좌표계 변환기(40)의 구성을 보다 상세하게 도시한 구성도이다. 2 is a block diagram showing in more detail the configuration of the coordinate system transducer 40 provided in the ship image display apparatus according to the present invention.
도2를 참조하면, 상기 좌표계 변환기(40)는 시스템 운용 프로세서(80), 좌표계 변환 프로세서(90), GPS 신호 수신기(10)와 데이터 입출력 인터페이스를 형성하는 제1인터페이스(100), 및 메인 마이크로 프로세서(50)와 데이터 입출력 인터페이스를 형성하는 제2인터페이스(110)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the coordinate system converter 40 includes a system operation processor 80, a coordinate system conversion processor 90, a first interface 100 forming a data input / output interface with the GPS signal receiver 10, and a main microcomputer. A second interface 110 forming a data input / output interface with the processor 50 is included.
또한, 상기 좌표계 변환기(40)는 좌표계 변환기(40)의 시스템 운용 프로그램이 저장되어 있는 제1메모리(120a)와; 복수의 좌표계 각각에 대하여 각 좌표계가 채용하고 있는 타원체의 데이텀, 2개의 좌표계 조합별로 각 좌표계가 채용하는 2개의 타원체간 지심좌표 변환을 위한 연산 알로리즘 및 필요 인자값, 각 좌표계 별로 당해 좌표계가 채용하는 타원체에서 위도 및 경도 좌표와 지심좌표간의 변환을 위한 연산 알고리즘 및 필요 인자값이 저장되어 있는 제2메모리(120b)와; 메인 마이크로 프로세서(50)로부터 전송된, 사용자가 선택 입력한 제1좌표계 및 제2좌표계 종류 정보가 수록되어 저장되는 제3메모리(120c)를 포함하는 메모리부(120)를 포함한다.In addition, the coordinate system converter 40 includes: a first memory 120a in which a system operating program of the coordinate system converter 40 is stored; For each of the plurality of coordinate systems, the calculation algorithm and necessary parameter values for transforming the centroid coordinates between two ellipsoids employed by each coordinate system, and the coordinates of the ellipsoids employed by each coordinate system, and the coordinate system is adopted for each coordinate system. A second memory (120b) for storing a calculation algorithm and necessary parameter values for conversion between latitude and longitude coordinates and geocentric coordinates in an ellipsoid; The memory unit 120 includes a third memory 120c that stores information stored in the first coordinate system and the second coordinate system type information selected and input from the main microprocessor 50.
상기 시스템 운용 프로세서(80)는 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치에 전원이 인가되면 상기 제1메모리(120a)에 수록된 시스템 운용 프로그램을 로드하여 좌표계 변환기(40)를 초기화하고, 제3메모리(120c)에 수록된 제1좌표계 및 제2좌표계의 종류 정보를 독출하여 해당 정보를 좌표계 변환 프로세서(90)로 전송한다. 그러면, 좌표계 변환 프로세서(90)는 제2메모리(120b)에서 제1좌표계에서 제2좌표계로 선박의 위치 정보를 변환(제1위치 좌표 -> 제2위치 좌표)할 수 있는 연산 알로리즘과 필요한 인자값을 독출하여 작업 메모리(미도시)에 로드하고, 메인 마이크로 프로세서(50)로부터의 요청이 있으면 GPS 신호 수신기(10)로부터 입력되는 제1좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표를 제2좌표계에 따른 제2위치 좌표로 변환하고, 제1위치 좌표 및 제2위치 좌표를 메인 마이크로 프로세서(50)로 출력한다.The system operation processor 80 loads the system operation program stored in the first memory 120a when the power is applied to the ship image display apparatus according to the present invention, initializes the coordinate system converter 40, and executes the third memory 120c. Read the type information of the first coordinate system and the second coordinate system recorded in the) and transmits the information to the coordinate system conversion processor (90). Then, the coordinate system conversion processor 90 needs a computational algorithm capable of converting the position information of the ship from the first coordinate system to the second coordinate system in the second memory 120b (first position coordinate-> second position coordinate). The factor value is read and loaded into the working memory (not shown), and upon request from the main microprocessor 50, the first position coordinates of the ship according to the first coordinate system input from the GPS signal receiver 10 are converted into the second coordinate system. And converts the first position coordinates and the second position coordinates to the main microprocessor 50.
그러면, 메인 마이크로 프로세서(50)는 비디오 컨트롤러(20)를 제어하여 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 선박의 위치 정보인 제1위치 좌표 및 제2위치 좌표를영상 표시기(30)에 마련된 소정의 화면 영역에 실시간으로 표시될 수 있게 한다. Then, the main microprocessor 50 controls the video controller 20 to display the first position coordinates and the second position coordinates, which are position information of the ship according to the first coordinate system and the second coordinate system, on the image display device 30. Allows display in real time on the screen area.
이에 따라, 선박 항해자는 현재의 선박 위치를 서로 다른 좌표계에 의해 동시에 파악할 수 있으므로, 종래에서와 같이 서로 다른 좌표계가 적용된 선박용 영상 표시장치를 사용하는 선박간에 위치 정보가 교환될 때 위치 정보에 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있고 더 나아가 인접 국가간 영해나 배타적 경제수역에 대한 침범 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.Accordingly, since the ship navigator can grasp the current ship position at the same time by different coordinate systems, there is an error in the position information when the position information is exchanged between ships using the ship video display device to which the different coordinate systems are applied as in the prior art. It can be prevented from occurring and further prevented the invasion of territorial waters or exclusive economic zones between neighboring countries.
이하에서는 본 발명에 따른 좌표계 변환기(40)가 제2메모리(120b)에서 필요한 좌표계 변환을 위한 연산 알고리즘 및 필요한 인자값을 작업 메모리에 로드한 후 제1좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표를 제2좌표계에 따른 선박의 제2위치 좌표로 변환하는 과정을 보다 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위해, 제1좌표계는 WGS-84 좌표계이고, 제2좌표계는 Tokyo 좌표계인 경우를 상정한다. 좌표계의 변환은 어느 한 좌표계에 따른 위, 경도 좌표를 당해 좌표계가 채용하는 지구 타원체의 3차원 지심좌표로 1차 변환하고, 다시 1차로 변환된 지심좌표를 변환하고자 하는 다른 좌표계가 채용하는 지구 타원체의 지심 좌표로 2차 변환하고, 다시 2차 변환된 지심 좌표를 당해 지구 타원체의 위, 경도 값으로 3차 변환하는 과정을 거친다.Hereinafter, after the coordinate system converter 40 according to the present invention loads the calculation algorithm and necessary parameter values for the coordinate system conversion necessary in the second memory 120b into the working memory, the coordinates of the first position of the ship according to the first coordinate system are set. A process of converting the vessel into the second position coordinates according to the two coordinate system will be described in more detail. For convenience of explanation, assume that the first coordinate system is the WGS-84 coordinate system and the second coordinate system is the Tokyo coordinate system. The transformation of the coordinate system is performed by first converting the latitude and longitude coordinates according to one coordinate system into three-dimensional centroid coordinates of the earth ellipsoid employed by the coordinate system, and then again employing another ellipsoid adopted by another coordinate system to convert the centroid coordinates converted into the first order. Secondary transformation into centroid coordinates of, and second-order transformation of the centrifugal transformation of the centroid transformed into upper and longitude values of the earth ellipsoid are performed.
① 제1좌표계의 경, 위도 좌표를 지심좌표로 변환① Convert longitude and latitude coordinates of the first coordinate system to centroid coordinates
상기 좌표계 변환기(40)의 좌표계 변환 프로세서(90)는 아래 수학식 1을 적용하여 제1좌표계에 따른 제1위치 좌표(경도, 위도)를 지심좌표로 변환한다. 여기에서, 상기 제1위치 좌표는 GPS 신호 수신기(10)로부터 제1인터페이스(100)를 통해 좌표계 변환기(40)로 입력된다. The coordinate system conversion processor 90 of the coordinate system converter 40 converts the first position coordinates (longitude, latitude) according to the first coordinate system into centroid coordinates by applying Equation 1 below. Here, the first position coordinates are input from the GPS signal receiver 10 to the coordinate system converter 40 through the first interface 100.
Y = (N+H)×cosΦ ×cosθY = (N + H) × cosΦ × cosθ
Z = {N×(1 - e2) + H}×sinΦZ = {N × (1-e 2 ) + H} × sinΦ
N = a/root{1 - e2 ×(sinΦ)2}N = a / root {1-e 2 × (sinΦ) 2 }
위 수학식 1에서, 'Φ'는 제1좌표계에 따른 위도를, 'θ'는 제1좌표계에 따른 경도를, 'a'는 제1좌표계가 채용하는 타원체의 장반경을, 'e'는 제1좌표계가 채용하는 타원체의 이심율을, H는 제1좌표계가 채용하는 타원체의 고 를, N은 제1좌표계가 채용하는 타원체의 횡곡률 반경을 의미한다. 이와 같이 좌표계가 채용하는 지구 타원체를 정의하는 각 인자값을 통칭하여 해당 타원체의 데이텀이라 칭할 수 있는데, 이는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 당연하다.In Equation 1, 'Φ' is the latitude according to the first coordinate system, 'θ' is the longitude according to the first coordinate system, 'a' is the long radius of the ellipsoid adopted by the first coordinate system, and 'e' is the The eccentricity of the ellipsoid adopted by the one coordinate system, H is the height of the ellipsoid adopted by the first coordinate system, and N is the radius of lateral curvature of the ellipsoid employed by the first coordinate system. As such, each parameter value defining the earth ellipsoid employed by the coordinate system may be collectively referred to as a datum of the ellipsoid, which is natural to those skilled in the art.
② 제1좌표계에 따른 지심좌표를 제2좌표계에 따른 지심좌표로 변환② Convert centroid coordinates according to the first coordinate system to centroid coordinates according to the second coordinate system
상기 좌표계 변환기(40)의 좌표계 변환 프로세서(90)는 아래 수학식 2을 적용하여 제1좌표계에 따른 지심좌표를 제2좌표계가 채용하는 타원체의 지심좌표로 변환한다. 이 때, 각 좌표계가 채용하고 있는 타원체 간의 지심좌표 변환을 위해서는 7개의 인자가 필요한데, 각 인자는 타원체 중심 간의 X, Y, Z 방향의 평행이동량을 나타내는 Tx, Ty, Tz와, X, Y, Z축을 중심으로 하는 회전 이동량인 ω(omega), Φ(phi), κ(kappa)와, 타원체간의 축척계수인 S로 구성된다. 이 파라미터들은 상호 변환되는 좌표계의 쌍에 따라서 상이하게 결정되는데, 이는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있으므로 여기에서 상세한 설명은 생략한다.The coordinate system conversion processor 90 of the coordinate system converter 40 converts the centroid coordinates according to the first coordinate system into the centroid coordinates of the ellipsoid adopted by the second coordinate system by applying Equation 2 below. In this case, seven factors are required for the transformation of the centroid coordinates between ellipsoids adopted by each coordinate system, and each factor represents Tx, Ty, Tz, X, Y, It consists of ω (omega), Φ (phi), κ (kappa), which are rotational movements about the Z axis, and S, which is a scale factor between ellipsoids. These parameters are determined differently according to pairs of coordinate systems which are transformed with each other, which is well known to those skilled in the art to which the present invention belongs.
| Yb | = | Ty | + (1+S) | -κ 1 ω | | Yw || Yb | = | Ty | + (1 + S) | -κ 1 ω | | Yw |
| Zb | = | Tz | | Φ -ω 1 | | Zw || Zb | = | Tz | | Φ -ω 1 | | Zw |
| | : 행렬식| | Determinant
위 수학식 2에서, Xw, Yw, Zw는 제1좌표계인 WGS-84 좌표계에 따른 지심좌표를, Xb, Yb, Zb는 제2좌표계인 Tokyo 좌표계에 따른 지심좌표를 나타내고, 회전 이동량은 라디언(radian)으로 표시된다.In Equation 2, Xw, Yw, and Zw represent center coordinates according to the WGS-84 coordinate system, which is the first coordinate system, and Xb, Yb, and Zb represent center coordinates according to the Tokyo coordinate system, which is the second coordinate system, and the rotational movement amount is radians. (radian).
만약, 제1좌표계가 Tokyo 좌표계이고, 제2좌표계가 WGS-84 좌표계이면, 위 수학식2는 아래 수학식 3과 같이 변형된다.If the first coordinate system is the Tokyo coordinate system and the second coordinate system is the WGS-84 coordinate system, Equation 2 above is transformed to Equation 3 below.
| Yw | = | Ty | - (1-S) | +κ 1 ω | | Yb || Yw | = | Ty | -(1-S) | + κ 1 ω | | Yb |
| Zw | = | Tz | | Φ +ω 1 | | Zb || Zw | = | Tz | | Φ + ω 1 | | Zb |
| | : 행렬식| | Determinant
위 수학식3에서, Xw, Yw, Zw는 제2좌표계인 WGS-84 좌표계에 따른 지심좌표를, Xb, Yb, Zb는 제1좌표계인 Tokyo 좌표계에 따른 지심좌표를 나타내고, 회전 이동량은 라디언(radian)으로 표시된다.In Equation 3, Xw, Yw, and Zw represent center coordinates according to the WGS-84 coordinate system, which is the second coordinate system, and Xb, Yb, Zb represent center coordinates according to the Tokyo coordinate system, which is the first coordinate system, and the rotational movement amount is radians. (radian).
③ 수학식2에 의해 산출된 제2좌표계의 지심좌표를 위, 경도 좌표값으로 변환③ Convert the centroid coordinates of the second coordinate system calculated by Equation 2 to upper and longitude coordinate values.
상기 좌표계 변환기(40)의 좌표계 변환 프로세서(70)는 아래 수학식 4를 적용하여 제2좌표계에 따른 지심좌표를 제2좌표계의 위, 경도 좌표값으로 변환한다.The coordinate system conversion processor 70 of the coordinate system converter 40 converts the centroid coordinates according to the second coordinate system into upper and longitude coordinate values of the second coordinate system by applying Equation 4 below.
경도(θ) = tan-1 (Y/X)Hardness (θ) = tan -1 (Y / X)
타원체고(H) = (P/cos Φ) - NEllipsoid height (H) = (P / cos Φ)-N
여기에서, P = root(X2+Y2)이고,Where P = root (X 2 + Y 2 ),
N(i-1) = a/(root(1-e2×sin(Φ(i-1))2) 이고, φ의 구속조건은, φ(n) - φ(n-1) ≤ 10-12 (radian) 및 Φ(0) = tan-1 (Z/P)이다. 즉, 최초의 Φ 값은 위의 구속 조건중 Φ(0)값이며, 이 값을 위도를 구하는 식에 대입하여 계속 반복 계산하게 되는데, 이렇게 하여 이번에 구한 위도 값(i번째)과 이 전에 구한 위도 값(i-1 번째)의 차이가 10-12 rad 보다 작거나 같으면 그 값을 제2좌표계의 위도값으로 선택한다. N (i-1) = a / (root (1-e 2 × sin (Φ (i-1)) 2) , and the constraints of φ is, φ (n) - ≤ 10 φ (n-1) - 12 (radian) and Φ (0) = tan -1 (Z / P), that is, the initial value of Φ is the value of Φ (0) of the above constraints, and continues by substituting this value for latitude. If the difference between the latitude value (i-th) and the latitude value (i-1) previously obtained is less than or equal to 10 -12 rad, select the latitude value of the second coordinate system. .
전술한 ① 내지 ③에 따른 일련의 계산을 좌표계 변환기(40)의 좌표계 변환 프로세서(90)가 수행하게 되면, 제1좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표(위도, 경도)가 제2좌표계에 따른 선박의 제2위치 좌표(위도, 경도)로 변환되고, 좌표 변환 과정이 종료되면 좌표계 변환 프로세서(90)는 메인 마이크로 프로세서(50)로 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 선박의 위치 좌표를 전송한다. 그러면, 상술한 바와 같이, 메인 마이크로 프로세서(50)는 현재 선박이 위치한 곳에 대응되는 지역의 해도를 소정 좌표 범위에서 해도 저장용 메모리(70)에서 독출하고 이를 비디오 콘트롤러(20)로 통하여 영상 표시기(30)에서 디스플레이되게 함과 동시에 좌표계 변환기(40)로부터 입력되는 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표 및 제2위치 좌표를 영상 표시기(30)에 마련된 소정의 화면 영역에 디스플레이하게 된다. When the coordinate system conversion processor 90 of the coordinate system converter 40 performs the series of calculations according to the above-described ① to ③, the first position coordinates (latitude and longitude) of the ship according to the first coordinate system are determined according to the second coordinate system. When the coordinates are converted to the second position coordinates (latitude and longitude) of the vessel, and the coordinate transformation process is completed, the coordinate system conversion processor 90 transmits the position coordinates of the vessel according to the first coordinate system and the second coordinate system to the main microprocessor 50. do. Then, as described above, the main microprocessor 50 reads the chart of the area corresponding to where the ship is currently located in the chart storage memory 70 at a predetermined coordinate range and transmits the chart to the video display device 20 through the video controller 20. 30 and display the first position coordinates and the second position coordinates of the ship according to the first coordinate system and the second coordinate system input from the coordinate system converter 40 on a predetermined screen area provided on the image display device 30. Done.
위와 같은 좌표 변환 프로세스는 GPS 신호 수신기(10)로부터 사용자가 기 설정한 제1좌표계에 따른 선박의 위치 좌표가 입력될 때마다 반복하여 이루어진다. GPS 신호 수신기(10)에서 제1좌표계에 따른 선박의 위치 좌표가 출력되는 주기에 대응하여 영상 표시기(30)에 출력되는 제1좌표계 및 제2좌표계에 따른 선박의 제1위치 좌표 및 제2위치 좌표 또한 실시간으로 갱신된다. 이에 따라, 선박 항해자는 현재 선박의 항해 위치를 서로 다른 2개의 좌표계에서 동시에 파악할 수 있는 이점을 제공받게 됨으로써, 이미 상술한 바 있는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있게 된다.The coordinate conversion process as described above is repeated every time the position coordinates of the ship according to the first coordinate system set by the user from the GPS signal receiver 10 is input. The first position coordinates and the second position of the vessel according to the first coordinate system and the second coordinate system, which are output to the image display device 30 in response to a period in which the position coordinates of the vessel according to the first coordinate system are output by the GPS signal receiver 10. Coordinates are also updated in real time. Accordingly, the ship navigator is provided with the advantage of simultaneously grasping the sailing position of the current ship in two different coordinate systems, thereby solving the problems of the prior art described above.
상기에서는 본 발명의 실시예를 WGS-84 좌표계와 Tokyo 좌표계간의 선박 위치 정보 변환과정을 위주로 하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 기술적 사상은 아래 표1과 같은 다양한 종류의 표준 좌표계 간의 선박 위치 좌표 변환에도 적용될 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 당연하다.In the above, an embodiment of the present invention has been described with reference to a process of converting ship position information between a WGS-84 coordinate system and a Tokyo coordinate system. However, the technical idea of the present invention is to convert ship position coordinates between various types of standard coordinate systems as shown in Table 1 below. Applicable to those skilled in the art is naturally applicable.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 발명에 따르면, 종래기술에 따른 선박 항해용 영상 표시장치와 달리 2개의 좌표계에 따른 선박 위치를 하나의 화면에 동시에 표시할 수 있게 되어, 서로 다른 좌표계를 채용하는 선박용 영상 표시장치를 이용하는 선박 간에 선박위치 정보를 교환하더라도 위치 정보의 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 더 나아가 서로 다른 좌표계를 사용하는 인접국가간 영해 침범이나 경제적 배타수역 침범 문제를 해결할 수 있게 된다.According to the present invention, unlike the ship navigation image display device according to the prior art, it is possible to simultaneously display the ship position according to the two coordinate systems on one screen, between ships using a ship image display device employing different coordinate systems Even if the ship position information is exchanged, the error of the position information can be prevented from occurring, and further, the problem of territorial sea invasion or economic exclusive water invasion between neighboring countries using different coordinate systems can be solved.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다. The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to
도1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 영상 표시장치의 구성을 도시한 장치 구성도이다.1 is a device configuration diagram showing the configuration of a ship video display device according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명에 따른 선박용 영상 표시장치에 구비된 좌표계 변환기의 구성을 보다 상세하게 도시한 구성도이다.2 is a block diagram showing in more detail the configuration of a coordinate system transducer provided in the video display device for ships according to the present invention.
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