KR101014628B1 - 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 관한 것으로, 감시 레이더를 이용한 질의 및 응답 방식의 양방향 통신을 통해 관제 정보를 획득함으로써, 종래의 선박자동식별장치를 이용할 경우에 복잡한 해안 인접 지형과 산악 지형을 통과하는 연안 또는 내륙 운하에서의 선박 관제의 어려움과 비효율성을 제거함과 아울러 안정적이고 효율적인 선박 관제를 제공하며, 선박의 강제적인 트래픽 관리를 통해 선박 충돌의 위험을 사전에 방지할 수 있는 이점이 있다.
선박 운항 관제, 관제 정보, 감시 레이더, 관제 정보 질의, 관제 정보 해석

Description

감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템{SHIP TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM USING SECONDARY SURVEILLANCE RADAR}
본 발명은 선박 관제 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연안 또는 내륙 운하를 항해하는 선박들을 관제하기 위한 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 공해상에서 선박 식별을 위해 사용되는 선박자동식별장치(Automatic Identification System; AIS)는 선박의 위치, 침로, 속력 등 항해 정보를 실시간으로 제공하여 선박의 충돌을 방지하기 위한 장치로 국제해사기구(International Maritime Organization; IMO)에서 장착을 권고하고 있는 장치이다.
하지만 선박자동식별장치는 선박의 운항 정보를 선박 자체가 주위에 일방향(one-way)으로 브로드캐스팅(broadcasting)하여 이를 수신한 선박에서만 해석할 수 있기 때문에 해상에서 운항 중인 선박을 관제하기 위한 양방향(two-way) 정보로 활용하기 어려운 측면이 있다.
또한, 선박자동식별장치에서 발신하는 전파의 도달범위가 한정적이기 때문에 관제에 이용하기 위해서는 일정한 거리마다 기지국을 세워야 하는데 공해상에서 선박자동식별정보를 수신하기 위해서 기지국을 세우기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 선박자동식별장치는 운항 중인 선박을 관제하기 위한 목적이 아니라 주위에서 운항중인 선박을 탐지하고 충돌로부터 회피하도록 하는 목적 또는 국토 방위를 위한 목적으로 경비함 등에서 주변 선박을 정확히 식별하기 위한 목적으로 사용된다.
앞서 기술한 선박자동식별장치를 선박 관제에 이용하고자 하면, 선박 관제를 위해서는 운항 중인 선박에 대해 정확한 대상을 목표로 하여 운항 정보를 얻고 이에 기반하여 통제하여야 하는데, 브로드캐스팅 등의 특성으로 인하여 종래의 선박자동식별장치를 이용할 경우에는 효율적인 선박 관제에 어려움이 따른다. 특히 복잡한 해안 인접 지형과 산악 지형을 통과하는 연안 또는 내륙 운하에서의 선박 관제에 있어서는 더더욱 어려움이 따를 뿐만 아니라 비효율성을 가지는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 연안 또는 내륙 운하에서 항해 중인 선박에 대해 실시간 식별과 정확한 위치 파악을 통해 관제를 효율적으로 수행할 수 있는 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템은, 선박의 운항을 관제하기 위해 내륙에 설정 거리마다 설치한 감시 레이더와, 상기 선박에 탑재되어 관제 정보에 대한 질의 메시지가 상기 감시 레이더를 통해 수신되면 운항 정보를 수집하여 응답하는 운항 장치와, 상기 운항 장치에게 상기 질의 메시지를 전송한 후에 상기 감시 레이더를 통해 수신되는 응답 메시지에 의거하여 관제 정보를 해석하는 관제 장치를 포함한다.
여기서, 상기 운항 장치는, 상기 관제 장치와의 메시지 송수신을 통해 상기 질의 메시지를 수신 및 이에 응답하여 상기 응답 메시지를 전송하는 관제 정보 응답기와, 상기 관제 정보 응답기에 의한 응답을 위해 상기 선박의 관제 정보를 생성하여 제공하는 관제 정보 생성기를 포함하며, 상기 관제 정보 생성기는, 선박 관제를 위해서 할당받은 고유 식별 코드가 입력되는 입력부와, 상기 선박의 위치 정보를 생성하기 위해서 위치 좌표 값을 생성하는 위치 정보 수신부와, 선박 관제 정보에 포함될 호출부호, 운항 경로 및 속도를 포함하는 선박 정보를 저장하는 선박 정보 저장부와, 상기 고유 식별 코드와 상기 위치 좌표 값 및 상기 선박 정보 저장부로부터 추출한 상기 선박 정보를 포함하는 상기 관제 정보를 생성하는 관제 정보 생성부를 포함한다.
상기 관제 장치는, 상기 감시 레이더를 통한 상기 운항 장치와의 메시지 송수신을 통해 상기 질의 메시지를 전송 및 상기 응답 메시지를 수신하는 관제 정보 질의기와, 상기 감시 레이더를 통해 상기 응답 메시지가 전달되면 상기 관제 정보를 해석하여 시각적으로 파악할 수 있도록 화면으로 출력하는 관제 정보 해석기를 포함하며, 상기 관제 정보 해석기는, 상기 관제 정보 질의기로부터 상기 관제 정보가 전달되면 이를 해석하여 상기 선박의 운항 정보를 파악하는 관제 정보 해석부와, 상기 관제 정보 해석부에 의해 파악된 상기 운항 정보를 저장하는 관제 정보 저장부와, 상기 관제 정보 해석부에 의해 파악된 상기 운항 정보를 화면으로 출력하여 시각적으로 파악할 수 있도록 하는 관제 현시부를 포함한다.
본 발명에 의하면 감시 레이더를 이용한 질의 및 응답 방식의 양방향 통신을 통해 관제 정보를 획득함으로써, 종래의 선박자동식별장치를 이용할 경우에 복잡한 해안 인접 지형과 산악 지형을 통과하는 연안 또는 내륙 운하에서의 선박 관제의 어려움과 비효율성을 제거함과 아울러 안정적이고 효율적인 선박 관제를 제공한다. 또한, 선박의 강제적인 트래픽 관리를 통해 선박 충돌의 위험을 사전에 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 의한 선박 관제의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명에 의한 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템은, 연안 또는 내륙 운하(1)를 통과하는 선박(3)의 운항을 관제하기 위해 내륙(5)에 설정 거리마다 감시 레이더(210)를 설치하고, 관제 정보의 질의에 대해 운항 정보를 수집하여 응답하는 운항 장치(100)를 선박(3)에 설치하며, 감시 레이더(210)를 통해 운항 장치(100)에게 관제 정보를 질의(interrogation)한 후에 그 응답(reply)에 의거하여 관제 정보를 해석하는 관제 장치(도시 생략됨)를 내륙(5) 에 설치한다. 도면 중 미설명 도면부호인 7은 선박(3)에게 위치 정보를 제공하는 GPS(Global Positioning System) 위성이다. 여기서, 감시 레이더(210)는 예로서, 질의 전파를 전송하여 이에 대한 응답 전파를 수신하는 2차 감시 레이더(Secondary Surveillance Radar, SSR)로 구현할 수 있다.
이와 같은 선박 관제 시스템에서 관제 장치가 감시 레이더(210)를 통해 관제 정보를 질의하는 메시지를 선박(3)의 운항 장치(100)에게 전송하며, 운항 장치(100)는 GPS 위성(7)으로부터 획득한 위치 정보와 각종 운항 정보를 결합한 관제 정보를 생성하여 응답(송출)하며, 관제 장치는 운항 장치(100)로부터 송출된 관제 정보가 감시 레이더(210)를 통해 수신되면 해당 관제 정보를 해석하여 관제 현시를 위해 선박 호출 부호(call sign), 위치 정보, 선급, 속도, 운항 방향 등을 화면을 통해 표시한다. 이러한 화면을 기반으로 연안 또는 내륙 운하에서의 선박 관제가 이루어진다.
도 2는 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 의해 선박에 탑재되는 운항 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이에 나타낸 바와 같이 운항 장치(100)는, 관제 장치와의 메시지 송수신을 통해 관제 정보의 질의를 수신 및 이에 응답하는 관제 정보 응답기(110)와, 관제 정보 응답기(110)에 의한 응답을 위해 선박의 관제 정보를 생성하는 관제 정보 생성기(120)를 포함한다.
관제 정보 응답기(110)는 송수신부(111) 및 트랜스폰더(transponder)(113)를 포함한다.
송수신부(111)는 관제 장치(200)로부터 관제 정보에 대한 질의 메시지를 수신하여 트랜스폰더(113)를 통해 관제 정보 생성기(120)에게 전달하며, 관제 정보 생성기(120)에 의해 생성된 관제 정보가 트랜스폰더(113)를 통해 전달되면 관제 정보에 대한 질의에 응답하기 위해 트랜스폰더(113)로부터 전달받은 관제 정보를 송출한다.
트랜스폰더(113)는 송수신부(111)를 통해 수신되는 관제 정보에 대한 질의 메시지를 관제 정보 생성기(120)에게 전달하며, 관제 정보 생성기(120)에 의해 생성된 관제 정보가 전달되면 신호 증폭하여 송수신부(111)를 통해 송출한다.
관제 정보 생성기(120)는 입력부(121), 위치 정보 수신부(123), 관제 정보 생성부(125), 선박 정보 저장부(127) 및 현시부(129)를 포함한다.
선박 관제를 위해서 할당받은 고유 식별 코드가 입력부(121)를 통해 입력되며, 위치 정보 수신부(123)는 선박의 위치 정보를 생성하기 위해서 위치 좌표 값(예로서, GPS 좌표 값)을 생성하고, 선박 정보 저장부(127)에는 선박 관제 정보에 포함될 호출부호, 운항 경로, 속도 등의 각종 선박 정보가 저장되며, 관제 정보 생성부(125)는 입력부(121)를 통해 받은 고유 식별 코드와 위치 정보 수신부(123)에 의해 생성된 위치 좌표 값 및 선박 정보 저장부(127)로부터 추출한 선박 정보들을 포함하는 관제 정보를 생성한다. 관제 정보 생성부(125)에 의해 생성된 관제 정보를 관제 정보 응답기(110)를 통해 송출됨과 아울러 현시부(129)를 통해 화면으로 출력되어 선박 운항사가 관제 정보를 시각적으로 파악할 수 있다. 관제 정보 응답 기(110)에 의한 관제 정보의 송출에 사용하는 전송 프로토콜은 도달거리 등을 고려할 때 초단파(Very High Frequency; VHF)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 의해 내륙에 설치되는 관제 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이에 나타낸 바와 같이 관제 장치(200)는, 감시 레이더(210)를 통한 운항 장치(100)와의 메시지 송수신을 통해 관제 정보를 질의 및 이에 대한 응답을 수신하는 관제 정보 질의기(220)와, 감시 레이더(210) 및 관제 정보 질의기(220)를 통해 운항 장치(100)에게 관제 정보를 질의한 후에 이에 대한 응답이 감시 레이더(210) 및 관제 정보 질의기(220)를 통해 전달되면 관제 정보를 해석하여 관제사가 시각적으로 파악할 수 있도록 화면으로 출력하는 관제 정보 해석기(230)를 포함한다.
관제 정보 질의기(220)는 송수신부(221) 및 인터로케이터(interrogator)(223)를 포함한다.
인터로케이터(223)는 운항 장치(100)에게 전송할 관제 정보에 대한 질의 메시지를 생성하며, 송수신부(221)는 인터로케이터(223)에서 생성된 질의 메시지를 감시 레이더(210)를 통해 운항 장치(100)에게 전송한 후에 이에 대한 응답이 수신되면 인터로케이터(223)를 통해 관제 정보 해석기(230)에게 전달한다.
관제 정보 해석기(230)의 관제 정보 해석부(231)는 관제 정보 질의기(220)로부터 관제 정보가 전달되면 이를 해석하여 선박의 운항 정보를 파악하며, 관제 정보 저장부(233)는 관제 정보 해석부(231)에 의해 파악된 선박의 운항 정보를 저장 하고, 관제 현시부(235)는 관제 정보 해석부(231)에 의해 파악된 선박의 운항 정보에 의거하여 선박의 호출부호, 고유 식별 코드, 선급, 속도, 현재 위치, 운항 방향 등을 화면으로 출력하여 관제사가 시각적으로 파악할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에서 운항 장치(100)와 관제 장치(200) 사이에서 전송되는 관제 정보 메시지의 프로토콜 구성을 나타낸 도면이다.
이에 나타낸 바와 같이 관제 정보 메시지(300)는, 형식 필드(310), 제어 필드(320), 관제 데이터 필드(330), 주소 필드(340) 등을 포함한다. 형식 필드(310)는 송신과 수신을 구별하기 위한 것이고, 제어 필드(320)는 프로토콜 제어를 위한 것이며, 관제 데이터 필드(330)는 선박의 관제용 데이터들을 실기 위한 것이고, 주소 필드(340)는 트랜스폰더 고유 주소 또는 식별자를 실기 위한 것이다.
이중에서 관제 데이터 필드(330)는, 고유 식별자(331), 호출 식별자(332), 선박명(333), 선급(334), 경로 정보(335), 위치 정보(336), 속도(337) 등을 포함한다. 고유 식별자(331)는 선박에 할당된 유일 식별자이고, 호출 식별자(332)는 선박 호출 부호이며, 선박명(333)은 등록된 선박 이름이고, 선급(334)은 선박 등급(톤 단위)이며, 경로 정보(335)는 사전에 예정된 운항 경로이고, 위치 정보(336)는 현재 선박의 위치 정보(GPS 좌표 정보)이며, 속도(337)는 현재 선박의 운항 속도이다.
도 5는 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에서 관제 장치의 관제 정보 해석기를 통해 출력되는 관제 현시 화면을 예시한 도면이다.
도 5에서 도면부호 401은 내륙을 나타내며, 402는 연안 또는 내륙 운하를 나타내고, 403은 선박의 현재 위치를 나타내며, 404는 운항 궤적을 나타내고, 405는 호출 식별자를 나타내며, 406은 고유 식별자를 나타내고, 407은 선급을 나타내며, 408은 운항 속도를 나타낸다. 이러한 관제 현시 화면에서 현재 위치(403)와 운항 궤적(404)을 결합하면 선박의 운항 방향을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 의한 선박 관제의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 의해 선박에 탑재되는 운항 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에 의해 내륙에 설치되는 관제 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에서 운항 장치와 관제 장치 사이에서 전송되는 관제 정보 메시지의 프로토콜 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템에서 관제 장치의 관제 정보 해석기를 통해 출력되는 관제 현시 화면을 예시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 운항 장치 110 : 관제 정보 응답기
120 : 관제 정보 생성기 200 : 관제 장치
210 : 감시 레이더 220 : 관제 정보 질의기
230 : 관제 정보 해석기

Claims (5)

  1. 선박의 운항을 관제하기 위해 내륙에 설정 거리마다 설치한 감시 레이더와,
    관제 정보에 대한 질의 메시지가 상기 감시 레이더를 통해 수신되면 상기 선박의 운항 정보를 수집하여 응답하는 운항 장치와,
    상기 운항 장치에게 상기 질의 메시지를 전송한 후에 상기 감시 레이더를 통해 수신되는 응답 메시지에 의거하여 관제 정보를 해석하는 관제 장치
    를 포함하며,
    상기 운항 장치는, 상기 관제 장치와의 메시지 송수신을 통해 상기 질의 메시지를 수신하며 이에 응답하여 상기 응답 메시지를 전송하는 관제 정보 응답기와,
    상기 관제 정보 응답기에 의한 응답을 위해 상기 선박의 관제 정보를 생성하여 제공하는 관제 정보 생성기
    를 포함하고,
    상기 관제 장치는, 상기 감시 레이더를 통한 상기 운항 장치와의 메시지 송수신을 통해 상기 질의 메시지를 전송하며 상기 응답 메시지를 수신하는 관제 정보 질의기와,
    상기 감시 레이더를 통해 상기 응답 메시지가 전달되면 상기 관제 정보를 해석하여 시각적으로 파악할 수 있도록 화면으로 출력하는 관제 정보 해석기
    를 포함하는 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관제 정보 생성기는, 선박 관제를 위해서 할당받은 고유 식별 코드가 입력되는 입력부와,
    상기 선박의 위치 정보를 생성하기 위해서 위치 좌표 값을 생성하는 위치 정보 수신부와,
    선박 관제 정보에 포함될 호출부호, 운항 경로 및 속도를 포함하는 선박 정보를 저장하는 선박 정보 저장부와,
    상기 고유 식별 코드와 상기 위치 좌표 값 및 상기 선박 정보 저장부로부터 추출한 상기 선박 정보를 포함하는 상기 관제 정보를 생성하는 관제 정보 생성부
    를 포함하는 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 관제 정보 해석기는, 상기 관제 정보 질의기로부터 상기 관제 정보가 전달되면 이를 해석하여 상기 선박의 운항 정보를 파악하는 관제 정보 해석부와,
    상기 관제 정보 해석부에 의해 파악된 상기 운항 정보를 저장하는 관제 정보 저장부와,
    상기 관제 정보 해석부에 의해 파악된 상기 운항 정보를 화면으로 출력하여 시각적으로 파악할 수 있도록 하는 관제 현시부
    를 포함하는 감시 레이더를 이용한 선박 관제 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04166785A (ja) * 1990-10-31 1992-06-12 Japan Radio Co Ltd 港湾監視システム
KR20050100305A (ko) * 2004-04-13 2005-10-18 석 영 정 단파ssb무선데이터통신에서의 선박 항적전송처리방법 및선박 항적처리장치

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