KR101042045B1 - 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서, 해양 조난자에 대한 위치 파악을 기반으로 조난 구조를 용이하게 실행할 수 있는 해상 인명 구조용 위치추적 시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 시스템은, 선박에 탑승한 각 개인이 휴대하고, 해난사고 발생 시 이를 감지하여 구조요청신호를 송신하고 섬광신호를 발사하여 조난자의 위치를 알리는 송신장치; 및 수신기와 무선으로 연결되어 있으며, 수신기에서 송신되는 구조요청신호를 수신하는 수신장치로 이루어진 해상 인명구조용 위치추적 시스템에 있어서, 송신장치는 GPS 신호를 수신하고 기 설정된 ID 정보에 기초하여 조난자의 위치정보를 송출하되, 난수 알고리즘에 따라 선택된 어느 하나의 시간차 정보를 갖고 알에프 송신이 이루어지고; 수신장치는 ID 정보에 대한 등록관리를 수행하고, 적어도 하나 이상의 송신장치로부터 송출된 위치정보를 수신한 후, 조난자에 대한 위치 및 등록자 정보를 그래픽화된 정보로 디스플레이한다.
따라서, 본 발명은 조난자에 대한 위치 파악을 정확하게 감지할 뿐만 아니라, 다수의 조난자 발생 시 조난 신호의 중첩 현상을 배제토록 하여 시스템의 완성도를 높이고, 조난 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
조난, 해양, 위치, GPS, ID 정보, 위치 정보, RF, 인명구조, 추적

Description

지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템{LIFESAVING SYSTEM FOR TRACKING VICTIM POSITION ON SEA USING GPS}
본 발명은 해상 인명 구조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구명복 또는 개인 휴장 장치로 구현되어, 해수면과의 접촉 시 현재의 위치정보 및 고유 ID 정보를 송출하고, 조난 구조 요청을 위한 섬광신호를 발산하는 해상 인명 구조용 위치추적 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연근해에서 사용할 수 있는 초단파(VHF: Very High Frequency) 및 중단파(SSB: Single Sided Band)와 같은 무선 전화를 사용할 수 없는 원양에서 긴급한 사태가 발생했을 경우 SOS를 요청하는 수단으로 모르스 부호를 이용한 무선 전신 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)가 1999년 2월부터 바다를 항해하는 모든 선박에 '세계해상조난 및 안전 시스템(GMDSS: Global Maritime Distress and Safety System)'를 의무적으로 도입하도록 결정하였기 때문에 이제부터는 모르스 부호를 이용한 무선 전신 방법을 사용할 수 없게 되었다.
GMDSS란 간단히 말해 항해 중인 선박의 위치와 상태를 인공위성으로 주기적으로 전달해주는 첨단 장치를 가리키는 것으로, IMO에서 현행 조난안전제도의 문제점을 보완 개선하기 위하여 위성 통신 및 선박에 디지털 기술 등 최신설비를 탑재케하고 육상시설도 보강하여 해상에 있어서의 인명과 재산을 신속하게 보호하기 위해 전 세계적으로 구축한 구조체제에 관한 제도이다.
이에, 본 출원인은 2000년 12월 7일자로 출원하고, 2003년 2월 26일자로 등록된 "해상인명구조용 소출력 무선 경보 시스템 및 방법"을 개시한 바 있다. 여기서, 본 출원인에 의해 선행된 기술 자료는 해상인명구조용 소출력 무선 경보 시스템으로써, 선박에 탑승한 각 개인이 휴대하고, 해난사고 발생 시 이를 감지하여 구조요청신호를 송신하고 섬광신호를 발사하여 조난자의 위치를 알리는 송신기; 및 수신기와 무선으로 연결되어 있으며, 수신기에서 송신되는 구조요청신호를 수신하여 경보를 출력하고, 선박 자체 내에 탑재된 비콘을 통해 외부로 구조를 요청하는 수신기로 이루어진다.
즉, 도 1a에 도시된 바와 같이 소출력 무선 경보 시스템의 송신기(10)는, 수동/자동 절환부(11), 센서부(12), 버튼부(13), 전원부(14), 디지털 코드 발생부(15), 변조부(16), 송신부(17) 및 섬광신호 발생부(18)를 포함한다. 수동/자동 절환부(11)는 송신기(10)의 동작 상태를 스위칭하는 역할을 수행하는 것으로, 송신기의 동작을 자동 또는 수동으로 절환하기 위한 토글 스위치를 사용한다. 센서부(12)는 수동/자동 절환부(11)에 연결되어 있으며, 수동/자동 절환부(11)가 자동으로 설정되어 있을 경우에 송신기(10)를 착용한 선원 등이 조난을 당했는지의 여 부를 판별하기 위해 물 또는 해수의 염분을 감지하는 역할을 수행한다.
한편, 도 1b는 소출력 무선 경보 시스템의 수신기(20)를 나타낸 것으로, 수신부(21), 경보신호 인식부(22), 경보신호 발생부(23), 릴레이부(24) 및 전원부(25)를 포함하고, 수신부(21)는 저잡음 증폭부(21-1), 국부 발진부(21-2), 믹서(21-3), 중간 주파 증폭부(21-4), 복조부(21-5) 및 필터부(21-6)로 구성된다.
경보신호 인식부(22)는 필터부(21-6)에 연결되어 있으며, 필터부(21-6)에서 필터링된 신호를 수신하여 해난사고가 발생하였음을 인식하는 역할을 수행한다. 여기에서, 송신기별 고유 코드가 부여된 경우에는 어떤 송신기에서 경보신호를 발사하였는지를 더불어 인식할 수 있다. 경보신호 발생부(23)는 경보신호 인식부(22)에 연결되어 있으며, 경보신호를 외부에서 확인할 수 있도록 부저 및 경고램프를 통해 경보신호를 출력하는 역할을 수행한다. 여기에서, 각 송신기별 고유 코드가 부여된 경우에는 송신기별로 구분하여 경고램프를 작동시킬 수 있도록 구성된다.
따라서, 불의의 사고로 선박에 탑승한 인원이 해수에 추락하는 등의 해난사고가 발생할 경우에 자동 또는 수동으로 선박에 잔류한 자에게 경보신호를 발사함으로써, 조기에 해난사고를 인식하고 신속한 구조활동으로 인명피해를 최소화할 수 있게 된다.
그러나, 전술된 바와 같이 소출력 무선 경보 시스템은 해난사고 발생에 따른 조난자를 빠르게 구조하기 위한 장치임에도 불구하고, 조난자 정보 및 조난 사고 사실만을 인지할 수 있다. 즉, 조난자의 고유 코드를 기반으로 누가 조난되었는지를 인지할 수 있으나, 어느 위치에서 조난되었는지를 알 수 없는 실정이다. 이는 무선 경보 시스템의 활용성을 저하시키는 문제로 부각되고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조난자의 조난 위치를 판별하기 위한 송신 시스템을 구축할 수 있는 해상 인명 구조용 위치추적 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 둘 이상의 조난 상황에서 조난 신호의 중첩을 배제하고, 조난자들의 위치 정보를 일괄적으로 수신 및 판독할 수 있는 해상 인명 구조용 위치추적 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 조난자의 정보 및 조난자의 위치 정보를 그래픽화된 신호 처리로 구현하여 조난자의 위치 확인을 용이하게 수행할 수 있는 해상 인명 구조용 위치추적 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 해상 인명 구조용 위치추적 시스템은, 선박에 탑승한 각 개인이 휴대하고, 해난사고 발생 시 이를 감지하여 구조요청신호를 송신하고 섬광신호를 발사하여 조난자의 위치를 알리는 송신장치; 및 상기 수신기와 무선으로 연결되어 있으며, 상기 수신기에서 송신되는 구조요청신호를 수신하는 수신장치로 이루어진 해상 인명구조용 위치추적 시스템에 있어서, 상기 송신장치는 GPS 신호를 수신하고 기 설정된 ID 정보에 기초하여 조난자 의 위치정보를 송출하되, 난수 알고리즘에 따라 선택된 어느 하나의 시간차 정보를 갖고 알에프 송신이 이루어지고; 상기 수신장치는 상기 ID 정보에 대한 등록관리를 수행하고, 적어도 하나 이상의 송신장치로부터 송출된 위치정보를 수신한 후, 조난자에 대한 위치 및 등록자 정보를 그래픽화된 정보로 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 해상 인명 구조용 위치추적 시스템의 상기 송신장치는 다수의 위성으로부터 위성신호를 수신하고, 설정된 주파수 대역의 RF 신호를 송출하는 듀플렉서; 상기 듀플렉서로부터 수신된 위성신호에 근거하여 현재의 위치정보를 추출하는 GPS 수신모듈; 송신장치의 고유 ID 정보를 설정하는 ID 설정부; 염분검출을 기반으로 조난자의 해상 조난 여부를 판단하는 센서모듈; 상기 RF 신호 송출을 위한 통신 프로토콜을 보유하고 상기 고유 ID 정보 및 현재의 위치 정보를 저장하며, 데이터 전송을 위한 시간차 정보를 저장하는 메모리; 상기 센서모듈로부터 센서 검출결과에 응답하여 상기 GPS 수신모듈로부터 접수된 현재의 좌표정보를 상기 메모리로 실시간 업데이트하고, 상기 메모리로 기 저장된 ID 정보, 좌표정보 및 상기 시간차 정보가 포함된 데이터 전송신호를 상기 통신 프로토콜에 따라 가공하며, 조난 상황에 대응하는 구조요청 신호를 출력하는 제어부; 상기 데이터 전송신호를 접수한 후, 기 설정된 RF 신호의 주파수 대역으로 변조하고 소정 레벨로 증폭 처리한 후 상기 듀플렉서로 전송하는 데이터 송신부; 상기 제어부의 구조 요청신호에 응답하여 현재의 조난 위치를 통지하기 위한 제어신호를 공급하는 구동 드라이버; 및 상기 구동 드라이버의 출력단에 접속되어 상기 제어신호에 대응하는 구조 요청 시그널을 송출하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 해상 인명 구조용 위치추적 시스템은, 조난자에 대한 위치 파악을 정확하게 감지할 뿐만 아니라, 다수의 조난자 발생 시 조난 신호의 중첩 현상을 배제토록 하여 시스템의 완성도를 높이고, 조난 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 송신장치의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 다수의 위성으로부터 위성신호를 수신하고, 설정된 주파수 대역의 RF 신호를 송출하는 듀플렉서(205)와, 상기 듀플렉서(205)로부터 수신된 위성신호에 근거하여 현재의 위치정보를 추출하는 GPS 수신모듈(203)과, 송신장치의 고유 ID 정보를 설정하는 ID 설정부(207)와, 염분검출을 기반으로 조난자의 해상 조난 여부를 판단하는 센서모듈(213)과, 상기 RF 신호 송출을 위한 통신 프로토콜을 보유하고 상기 고유 ID 정보 및 현재의 위치 정보를 저장하며, 데이터 전송을 위한 시간차 정보를 저장하는 메모리(209)와, 상기 센서모듈(213)로부터 센서 검출결과에 응답하여 상기 GPS 수신모듈(203)로부터 접수된 현재의 좌표정보를 상기 메모리(209)로 실시간 업데이트하고, 상기 메모리(209)로 기 저장된 ID 정보, 좌표정보 및 상기 시간차 정보가 포함된 데이터 전송신호를 상기 통신 프로토콜에 따라 가공하며, 조난 상황에 대응하는 구조요청 신호를 출력하는 제어부(201)와, 상기 데이터 전송신호를 접수한 후, 기 설정된 RF 신호의 주파수 대역으로 변조하고 소정 레벨로 증폭 처리한 후 상기 듀플렉서(205)로 전송하는 데이터 송신부(219)와, 상기 제어부(201)의 구조 요청신호에 응답하여 현재의 조난 위치를 통지하기 위한 제어신호를 공급하는 구동 드라이버(211)와, 상기 구동 드라이버(211)의 출력단에 접속되어 상기 제어신호에 대응하는 구조 요청 시그널을 송출하는 표시부(215)로 구성된다.
상기 표시부(215)는 고휘도 발광 다이오드로 구성될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 크세논 가스를 이용한 크세논 방전관을 적용할 수 있을 것이다. 상기 구동 드라이버(211)는 상기 크세논 방전관을 구동하기 위한 정격 전압을 제공하되, 소정 주기의 구동시간을 부여함으로써 시그널 기능을 제공한다.
상기 표시부(215)는 크세논 방전관이 사용되며 이를 위해 상기 구동 드라이버(211)는 제어부(201)의 구조요청 신호에 응답하여 크세논 방전관의 섬광신호 발생을 유도한다. 상기 크세논 방전관은 유리나 석영관에 크세논 가스를 주입시킨 방전관에 (+)와 (-)전극을 설치하고, 콘덴서에 고압전류를 충전시킨 후에 제3의 전극에 고전압을 가하게 되면 크세논 가스가 이온화되어 에너지 방전을 일으키게 되고, 따라서 강력한 섬광을 얻을 수 있다. 방전이 끝나게 되면, 이온화된 크세논 가스는 원래의 상태로 돌아와 다음 방전을 준비하게 된다. 따라서, 상기 구동 드라이버(211)는 DC-DC 컨버터를 이용함으로써 약 200V의 직류전원으로 승압하여 일정 주 기(예컨대, 4초)마다 상기 표시부(215) 예컨대, 크세논 방전관을 방전시킨다.
한편, 본 발명에서 적용되는 통신 주파수 대역은 무선기기의 주파수로 사용되는 447.2625∼447.5625 MHz의 범위에서 정할 수 있으며, 바람직하게 447.5000 MHz를 사용하고, 전파 형식은 F(G)1D, F(G)2D, 공중선 전력은 10mW이하, 점유주파수대 폭은 8.5 KHz이하, 주파수허용편차는 7×10-6 이하의 규정을 갖도록 한다. 여기서, 상기 데이터 송신부(219)는 송신 주파수에 대한 변조를 수행하며, 주파수 변조방식는 본 출원인에 의해 기 출원된 내용으로, FSK(Frequency Shift Keying) 방식이 적용된다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 센서모듈(213)은 수분을 감지하기 위한 센서 또는 해수를 감지하기 위한 센서를 사용할 수 있으나, 우천으로 인한 송신기의 오동작을 방지하기 위해 염분감지센서를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 센서모듈(213)이 염분감지 센서로 적용될 경우, 해수의 물리적 성질인 밀도, 굴절율, 음속 및 전기전도도 등을 산출하여 해수의 염분도(salinity)를 측정하는 염분계(예컨대, LF320)의 원리를 이용하거나 해수의 염분과 수온을 동시에 측정하는 T-S(Temperature-Salinity) 브리지 또는 해수의 염분과 수온과 수심을 동시에 측정하는 CTD(Conductivity Temperature Depth)의 원리를 이용한 센서일 수 있다.
또한, 상기 센서는 해수를 감지하는 2단자(탐침)가 외부로 도출되어 있어 송신기(100)를 착용한 자가 해수에 추락하면 탐침에 해수가 접촉되며, 이때 전기적인 저항 또는 전류가 변화되는 성질을 이용하여 해수의 접촉여부를 감지할 수 있다. 그리고, 센서는 해수에 의해 부식이 일어나지 않도록 스테인레스 재질로 제작함이 바람직할 것이다.
본 출원인은 본 발명에서 또한 송신장치로 비상 버튼을 구비할 수 있으며, 상기 비상 버튼은 수동/자동 절환 동작을 수행한다. 즉, 비상 버튼이 수동으로 설정되어 있을 경우에 조난을 당한 당사자가 자신의 위험을 인위적인 방법을 통해 외부로 알릴 수 있으며, 상기 비상 버튼이 자동으로 설정되어 있을 경우, 센서모듈(213)의 동작에 따라 조난 상황이 자동으로 통지된다.
상기 ID 설정부(207)는 송신장치에 대한 고유 정보를 설정하기 위한 스위칭 수단으로, PUSH 스위치, DIP 스위치 등에 의한 ID 설정이 가능하나, 이하 설명될 수신장치와의 ID 공유를 위해 근거리 통신에 의한 ID 설정이 바람직할 것이다. 상기 근거리 통신은 RFID 태그를 이용한 ID 설정, 지그비, 블루투스 방식을 이용한 ID 설정이 바람직할 것이다.
상기 메모리(209)로 저장된 시간차 정보는 구조 요청을 위한 발신 신호가 둘 이상 존재할 경우, 상호 발신 신호에 대한 중첩, 간섭 등으로 인한 송신 데이터 왜곡을 배제하기 위한 것으로, 데이터 전송시간(T)에 대한 n 배수로 설정됨이 바람직하다. 상기 n은 정수로 설정할 수 있으나 바람직하게는 1을 제외한 소수 즉, 3,5,7,11,13,17...등이 적용될 수 있다. 상기 메모리(209)는 이러한 시간차 정보를 다수 저장하며, 데이터 송신 시 제어부(201)는 어느 하나의 소수를 선택하여 데이터 전송신호에 가미한다.
미설명된 충전부(217) 및 충전단자(221)는 송신장치로의 전원 충전을 위한 것으로, 상기 충전부(217)는 충전 배터리를 포함하고, 상기 충전단자(221)는 충전 배터리로 전원을 공급하기 위한 외부 단자이다. 여기서, 본 발명에 따른 송신장치는 시스템 안정을 위해 해수 유입을 차단하고 있으며, 이를 위해 차단 팩(230)을 형성하고 있다. 차단 팩(230)은 내부 시스템의 몰딩 구조를 포함할 수 있으며, 이러한 차단 팩(230)의 외부로 센서모듈(213)의 해수 접촉 단자, 표시부(215)의 발광부위 및 상기 충전단자(221)가 돌출되는 구조로 형성된다.
이하, 본 발명에 따른 송신장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신장치는 충전단자(221)를 통해 상기 충전부(217)로 정격 전원을 공급하고, 이에 따라 시스템 전원이 충전된다. 상기 충전단자(221)는 해수 유입을 방지하기 위한 차단 팩(230)의 외부로 돌출되며, 미도시된 충전장치는 상기 충전단자(221)를 이용하여 전원 공급을 수행한다. 이후, 상기 제어부(201)는 ID 설정부(207)로부터 송신장치에 대한 고유정보를 입력받는데, 상기 고유정보는 관리자에 의해 설정 가능한 코드이다. 상기 고유정보는 송신장치를 휴대하는 사용자의 개인정보 예컨대, 성명, 주민번호 등의 정보와 매칭되며, 매칭된 개인정보와 더불어 미설명된 수신장치에서 등록 관리된다.
앞서 설명된 바와 같이, 상기 ID 설정부(207)는 PUSH 스위치, DIP 스위치 등에 의해 설정될 수 있으며 근거리 무선 통신을 이용한 ID 설정이 가능하다. 근거리 무선 통신을 적용할 경우, 상기 ID 설정부(207)는 통신 모듈을 포함할 것이다. 상기 제어부(201)는 이와 같이 송신장치의 사용자에 대한 고유 정보를 입력받으며, 고유정보는 상기 메모리(209)로 저장된다.
또한, 상기 제어부(201)는 상기 GPS 수신모듈(203)을 기동하여 현재의 위치정보를 접수한다. 이를 위해, 상기 GPS 수신모듈(203)은 듀플렉서(205)로부터 다수의 위성신호를 수신하며, 수신된 다수의 위성신호 및 각 위성에 대한 좌표를 근거로 상기 송신장치의 현재 위치정보를 추출한다. 상기 GPS 수신모듈(203)은 현재의 위치정보를 상기 제어부(201)로 제공하며, 제어부(201)는 상기 메모리(209)로 위치정보를 저장한다. 상기 제어부(201)는 위치정보를 저장함에 있어, 소정 시간 단위 예컨대 10sec 단위로 위치정보를 저장한다. 이는 송신장치가 해수면으로 입수되는 과정에서 GPS 기능에 대한 오류 또는 지연에 의한 위치정보를 발신하지 못하는 상황을 해소하기 위한 것으로, 최근 위치정보를 발신토록 하는 것이다.
따라서, 상기 메모리(209)는 ID 설정부(207)에서 설정된 고유정보 및 GPS 수신모듈(203)에서 접수된 최근 위치에 따른 좌표정보를 저장한다. 그리고, 상기 메모리(209)는 데이터 전송시간(T)의 n배수에 대응하는 시간차 정보 즉, 3T, 5T, 7T, 11T, 13T 등의 정보를 보유하며, 이외에 데이터 전송 프로그램 정보를 저장한다.
이후, 상기 송신장치를 착용한 사용자가 해수면으로 조난될 경우, 상기 센서모듈(213)은 염분 감지를 통해 조난 여부를 감지한다. 센서모듈(213)로부터 조난 상황이 판단되면, 해당 센싱 결과는 상기 제어부(201)로 제공된다. 상기 제어부(201)는 기 설정된 구조요청 신호를 구동 드라이버(211)로 전송하며, 상기 구동 드라이버(211)는 표시부(215)로 구조요청에 대응하는 시그널을 출력한다. 상기 표시부(215)가 고휘도 발광 다이오드로 구성될 경우, 구동 드라이버(211)는 소정 주 기를 갖는 점멸신호를 표시부(215)로 제공한다.
그러나, 상기 표시부(215)가 섬광신호를 발신하는 크세논관일 경우, 상기 구동 드라이버(211)는 크세논 방전을 위한 소정의 전압으로 약 200V의 직류전원을 생성하여 크세논관으로 공급할 것이다. 표시부(215)는 크세논 방전을 통해 조난 사실을 통보한다.
또한, 상기 제어부(201)는 메모리(209)로 기 저장된 ID 정보, 좌표정보를 포함하여 시간차 정보를 추출하고, RF 송신을 위한 데이터 전송 프로그램에 따라 데이터 가공을 수행한다. 데이터 가공은 통신 프로토콜에 따른 것으로 전송 데이터의 배열, 오류 코드 등의 정보를 순차적으로 설정한다. 여기서, 전송 데이터 즉, ID 정보, 좌표정보 등의 데이터는 상기 시간차 정보에 따라 전송시간을 달리한다.
시간차 정보는 다수의 조난자가 동시 발생할 경우 전송 데이터의 동시 전송으로 인한 데이터 혼선, 왜곡 등을 해소하기 위한 것으로, ID 정보, 좌표정보 등을 포함하는 데이터 전송시간(T)의 n배수를 시간차 정보로 상정한다. 상기 n배수의 n은 1을 제외한 소수가 바람직하며, 상기 메모리(209)는 이러한 시간차 정보를 다수 구비한다.
상기 제어부(201)는 난수 알고리즘에 따라 어느 하나의 n을 선택한 후, 데이터 전송시간(T) 이후 n에 대응하는 시간차를 갖도록 데이터 전송제어를 수행한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 송신장치 M1, M2, M3에 대하여 서로 다른 시간차 정보 예컨대, M1의 n=3, M2의 n=5, M3의 n=7일 경우, 그리고 상기 송신장치에 대한 동시 다발적 조난 발생 시, 조난 시점으로부터 동일한 구조요청 신호 가 발생 된다.
M1은 조난 시점으로부터 n=3 번째 시점마다 데이터 전송을 수행하고, M2 또한 동일한 조난 시점으로부터 n=5 번째 시점마다 데이터 전송을 수행하며, M3 또한 동일한 조난 시점으로부터 n=7 번째 시점마다 데이터 전송을 수행한다. 이와 같이, 각 송신장치는 동일한 조난 시점에서 조난되었으나, 서로 다른 시간차 정보에 근거하여, 구조요청을 위한 데이터 전송신호의 발신을 달리하게 된다. 즉, M3이 3회 데이터 발신하는 동안 1회 신호 중첩이 발생하고, M2가 5회 데이터 발신하는 동안 1회의 신호 중첩이 발생하며, M1이 8회 데이터 발신하는 동안 2회 신호 중첩이 발생한다.
따라서, 다수의 조난자가 발생할 경우 서로 다른 시간차를 갖고 구조요청을 수행함으로써, 수신장치는 각 조난자에 대한 위치 파악을 인지하게 된다. 도 3의 하단부로 표시된 화살표는 구조요청 신호를 검출하는 시점으로 다른 송신장치에 의해 데이터 전송신호가 왜곡되지 않는 시점을 나타낸다.
상기 제어부(201)는 전술된 ID 정보, 좌표정보, 시간차 정보를 포함하는 데이터 전송신호를 상기 데이터 송신부(219)로 제공하며, 상기 데이터 전송부(219)는 기 설정된 주파수 대역으로 변조시킨 후, 상기 듀플렉서(205)로 전송한다. 상기 듀플렉서(205)는 조난에 따른 ID 정보, 현재의 위치를 나타내는 좌표정보를 시간차 정보에 따라 발신한다.
도 4는 본 발명에 따른 수신장치를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 전술된 송신장치로부터 송출된 조난자의 ID 정보, 좌표정 보를 수신 및 복조하는 데이터 수신부(403), 상기 송신장치에 대한 ID 정보, ID 정보에 대응하는 등록자 정보, 등록자가 탑승한 선박정보를 포함하여, 조난 발생 시 조난시각, 좌표 등에 따른 조난정보를 저장하는 메모리(407), 상기 메모리(407)로 등록된 ID 정보를 송신장치로 제공하여 송수신 장치 간 ID 공유를 유도하는 ID 등록부(405), 상기 데이터 수신부(403)로부터 수신된 조난자의 ID 정보 및 해당 ID 정보에 대응하는 좌표 정보를 접수하여 상기 메모리(407)로 실시간 저장하고, 접수된 좌표 정보를 기반으로, 현재 시각 정보를 포함하여 현재 위치에서의 거리 및 구조 위치까지의 도달 시간 정보가 포함된 조난 부가정보를 생성하며, 관리자의 요청에 응답하여 조난자에 대한 등록자 정보, 선박정보, 조난정보가 포함된 조난 상세정보를 출력하는 마이크로 프로세서(401), 상기 마이크로 프로세서(401)로부터 제공되는 조난 부가정보 및 조난 상세정보를 그래픽화된 정보로 입출력 처리하고, 조난 발생에 따른 경고 메시지를 출력하는 UI 모듈(409), 상기 UI 모듈(409)의 입출력단으로 접속되어 그래픽화된 처리 정보를 표시하는 디스플레이부(411)로 구성된다.
상기 UI 모듈(409)은 상기 경고 메시지를 음향정보로 제공할 수 있는 경고 출력부(413)와 접속되며, 상기 디스플레이부(411)는 그래픽화된 정보의 출력 기능과 더불어, 관리자로부터 시스템 운용을 위한 제어명령을 접수할 수 있도록 텃치 스크린으로 구성됨이 바람직하다.
상기 수신장치는 고정화된 건축물 예컨대, 구조본부 등으로 설치될 수 있으며, 필요에 따라 구명정, 본선 선박에 장착될 수 있다. 따라서, 상기 수신장치가 구명정 또는 선박에 장착될 경우, 상기 마이크로 프로세서(401)는 현재 위치를 판단별하기 위한 GPS 시스템과 연동할 뿐만 아니라, 전자 나침판, 풍향/풍속계, 조류계 등으로부터 현재의 위치, 방향, 풍향, 조류 등의 정보를 수집하여 조난자 구조를 위한 부가정보로 활용할 수 있을 것이다.
상기 데이터 수신부(403)는 수직면 지향성을 개선한 수신용 안테나를 포함하여, 수신 신호에 대한 저잡음 증폭을 위한 저잡음 증폭부, 국부 발진부, 믹서, 중간 주파 증폭부, 복조부 및 필터부로 구성된다. 또한, 신호 수신을 위해 수퍼 헤테로다인(super-heterodyne) 수신기를 사용하며, 수퍼 헤테로다인 수신기는 수신 전파의 주파수를 이와 다른 주파수(즉, 중간 주파수)로 변환시키고 이를 증폭하여 검파하는 방식을 사용한다.
상기 ID 등록부(405)는 전술된 송신장치의 ID 설정부(207)와 동일한 ID 정보를 공유하기 위해, 근거리 통신 예컨대 지그비, 블루투스에 의한 페어링을 수행하거나, ID 등록부(405)가 RFID 태그 데이터를 입력하기 위한 라이터로써 적용될 경우, 상기 ID 설정부(207)를 RFID 태그로 상정하여 데이터 공유를 수행할 수 있을 것이다.
이와 같이 구성된 수신장치의 동작을 살펴 보면 다음과 같다.
먼저, 관리자는 디스플레이부(411)를 이용하여 등록자 정보를 입력한다. 여기서, 등록자 정보는 승선자에 대한 개인정보로서, 성명, 주소, 전화번호, 인상착의 정보, 승선한 선박정보 등을 포함한다. 상기 마이크로 프로세서(401)는 메모리(407)로 등록자 정보를 등록 관리한다. 이후, 관리자는 다수 개의 송신장치 별로 고유 ID 정보를 부여하고, 각 ID 정보로 각각의 등록자 정보를 매칭시킨다.
여기서, 등록자 정보에 대한 ID 정보는 상기 마이크로 프로세서(401)에 의해 부여된 고유 코드에 기반하여 설정될 수 있으나, 필요에 따라 각각의 송신장치로 기 설정된 고유정보를 상기 마이크로 프로세서(401)에서 관리한 후, 어느 하나의 고유정보와 등록자 정보를 매칭시킬 수 있을 것이다. 이와 같이, 등록자 정보 및 ID 정보가 상호 매칭된 송신장치는 해당 등록자에게 부여되며, 등록자는 송신장치를 등록자의 의류로 고정 설치한다.
ID 정보의 등록이 완료되면, 상기 마이크로 프로세서(401)는 데이터 수신부(403)로부터 지속적인 조난신호를 수신 감시한다. 이후, 상기 데이터 수신부(403)가 적어도 하나 이상의 조난 신호를 수신할 경우, 상기 마이크로 프로세서(401)는 현재 수신된 조난 신호 중, ID 정보, 좌표 정보를 메모리(407)로부터 추출한다. 그리고, 마이크로 프로세서(401)는 ID 정보를 기반으로 이에 매칭되는 등록자 정보를 검색하며, 조난 발생 시각 정보를 상기 메모리(407)로 등록한다.
상기 마이크로 프로세서(401)는 현재의 위치 및 시각 정보를 토대로, 상기 조난자에 대한 송신장치의 좌표정보로부터 조난 위치를 파악한다. 필요에 따라, 상기 마이크로 프로세서(401)는 조난 위치를 포함하여, 조난 위치까지의 거리, 소요 시간 등을 산출한 후, 상기 UI 모듈(409)로 조난 상황을 통지한다.
상기 UI 모듈(409)은 기 설정된 초기 화면상으로 마이크로 프로세서(401)로부터 제공된 조난자의 ID 정보, 등록자 정보, 선박정보, 조난 시각 정보 등을 갖는 조난 부가정보를 디스플레이한다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 화면의 일측 면 을 할애하여 조난 부가정보(503)를 표시하며, 수신장치가 설치된 현재의 위치로부터 조난자의 위치 정보(505)를 표시하고, 해상에서의 방위, 해상의 기상정보(507), 현재 시각 정보(509)를 표시할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 프로세서(401)는 현재의 위치로부터 조난 위치까지의 거리 정보, 이동에 필요한 소요 시간정보를 표시토록 하여, 구조의 효율성을 높일 수 있을 것이다. 상기 소요 시간정보는 해상의 기상정보를 기반으로 이동에 필요한 시간을 산출함이 바람직할 것이다. 상기 UI 모듈(409)은 조난자 발생에 따른 경고 메시지를 상기 경고 출력부(413)로 제공함으로써, 시각적인 경고 이외에 음향 경고 메시지를 제공할 수 있다.
관리자는 상기 디스플레이부(411)로 표시되는 조난 상황을 인지한 후, 상기 조난 부가정보(503)로부터 조난 상세정보를 제공받는데, 조난 부가정보(503) 중 어느 하나의 항목을 선택할 경우 해당 항목에 대한 상세 정보를 제공받을 수 있다. 예컨대, 관리자가 등록자 항목을 선택할 경우, 해당 등록자에 대한 성명 이외에, 주민번호, 주소, 이동통신 전화번호 등의 개인정보를 제공받는다. 이는 상기 마이크로 프로세서(401)로부터 입력된 최초 등록자 정보에 기초할 것이다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명은 해상 조난자에 대한 위치, 시간 정보를 실시간으로 수신하고, 현재 위치로부터 조난 위치까지의 거리, 소요 시간 등을 산출함으로써, 해양 조난자 발생 시 구조 활동에 효율적 대처를 유도할 수 있고 해양 산업의 시장 개척과 기술적 진보를 선구할 수 있어 산업적 이용 가치가 극히 높을 것으로 판단된다.
도 1a, 1b는 종래 해상 인명 구조용 소출력 무선 경보 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 송신장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 데이터 송신방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수신장치를 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 4의 디스플레이부를 일 예로 나타낸 도면이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 제어부 203 : GPS 수신모듈
205 : 듀플렉서 207 : ID 설정부
209, 407 : 메모리 211 : 구동 드라이버
213 : 센서 모듈 215 : 표시부
217 : 충전부 219 : 충전단자
401 : 마이크로 프로세서 403 : 데이터 수신부
405 : ID 등록부 409 : UI 모듈
411 : 디스플레이부 413 : 경고 출력부

Claims (10)

  1. 선박에 탑승한 각 개인이 휴대하고, 해난사고 발생 시 이를 감지하여 구조요청신호를 송신하고 섬광신호를 발사하여 조난자의 위치를 알리는 송신장치; 및 수신기와 무선으로 연결되어 있으며, 상기 수신기에서 송신되는 구조요청신호를 수신하는 수신장치로 이루어진 해상 인명구조용 위치추적 시스템에 있어서,
    상기 송신장치는 GPS 신호를 수신하고 기 설정된 ID 정보에 기초하여 조난자의 위치정보를 송출하되, 난수 알고리즘에 따라 선택된 어느 하나의 시간차 정보를 갖고 알에프 송신이 이루어지고;
    상기 수신장치는 상기 ID 정보에 대한 등록관리를 수행하고, 적어도 하나 이상의 송신장치로부터 송출된 위치정보를 수신한 후, 조난자에 대한 위치 및 등록자 정보를 그래픽화된 정보로 디스플레이하되,
    상기 송신장치는, 다수의 위성으로부터 위성신호를 수신하고, 설정된 주파수 대역의 RF 신호를 송출하는 듀플렉서; 상기 듀플렉서로부터 수신된 위성신호에 근거하여 현재의 위치정보를 추출하는 GPS 수신모듈; 송신장치의 고유 ID 정보를 설정하는 ID 설정부; 염분검출을 기반으로 조난자의 해상 조난 여부를 판단하는 센서모듈; 상기 RF 신호 송출을 위한 통신 프로토콜을 보유하고 상기 고유 ID 정보 및 현재의 위치 정보를 저장하며, 데이터 전송을 위한 시간차 정보를 저장하는 메모리; 상기 센서모듈로부터 센서 검출결과에 응답하여 상기 GPS 수신모듈로부터 접수된 현재의 좌표정보를 상기 메모리로 실시간 업데이트하고, 상기 메모리로 기 저장된 ID 정보, 좌표정보 및 상기 시간차 정보가 포함된 데이터 전송신호를 상기 통신 프로토콜에 따라 가공하며, 조난 상황에 대응하는 구조요청 신호를 출력하는 제어부; 상기 데이터 전송신호를 접수한 후, 기 설정된 RF 신호의 주파수 대역으로 변조하고 소정 레벨로 증폭 처리한 후 상기 듀플렉서로 전송하는 데이터 송신부; 상기 제어부의 구조 요청신호에 응답하여 현재의 조난 위치를 통지하기 위한 제어신호를 공급하는 구동 드라이버; 및 상기 구동 드라이버의 출력단에 접속되어 상기 제어신호에 대응하는 구조 요청 시그널을 송출하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 고휘도 발광 다이오드 또는 크세논 방전관이며, 상기 구동 드라이버는 상기 고휘도 발광 다이오드 또는 상기 크세논 방전관을 구동하기 위한 정격 전압을 제공하되, 소정 주기의 구동시간을 부여함으로써 시그널 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 ID 설정부는 송신장치에 대한 고유 정보를 설정하기 위한 스위칭 수단으로, PUSH 스위치, DIP 스위치 중 어느 하나에 의한 ID 설정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 ID 설정부는 상기 수신장치와의 ID 공유를 위해 근거리 통신에 의한 ID 설정이 이루어지며, 상기 근거리 통신은 RFID 태그를 이용한 ID 설정, 지그비, 블루투스 중 어느 하나의 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리로 저장된 시간차 정보는 구조 요청을 위한 발신 신호가 둘 이상 존재할 경우, 상호 발신 신호에 대한 중첩, 간섭 등으로 인한 송신 데이터 왜곡을 배제하기 위한 것으로, 데이터 전송시간(T)에 대한 n 배수로 설정되는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 n은 1을 제외한 소수인 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신장치는 상기 송신장치로부터 송출된 조난자의 ID 정보, 좌표정보를 수신 및 복조하는 데이터 수신부;
    상기 송신장치에 대한 ID 정보, ID 정보에 대응하는 등록자 정보, 등록자가 탑승한 선박정보를 포함하여, 조난 발생 시 조난시각, 좌표 등에 따른 조난정보를 저장하는 메모리;
    상기 메모리로 등록된 ID 정보를 송신장치로 제공하여 송수신 장치 간 ID 공유를 유도하는 ID 등록부;
    상기 데이터 수신부로부터 수신된 조난자의 ID 정보 및 해당 ID 정보에 대응하는 좌표 정보를 접수하여 상기 메모리로 실시간 저장하고, 접수된 좌표 정보를 기반으로, 현재 시각 정보를 포함하여 현재 위치에서의 거리 및 구조 위치까지의 도달 시간 정보가 포함된 조난 부가정보를 생성하며, 관리자의 요청에 응답하여 조난자에 대한 등록자 정보, 선박정보, 조난정보가 포함된 조난 상세정보를 출력하는 마이크로 프로세서;
    상기 마이크로 프로세서로부터 제공되는 조난 부가정보 및 조난 상세정보를 그래픽화된 정보로 입출력 처리하고, 조난 발생에 따른 경고 메시지를 출력하는 UI 모듈; 및
    상기 UI 모듈의 입출력단으로 접속되어 그래픽화된 처리 정보를 표시하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 UI 모듈은 상기 경고 메시지를 음향정보로 제공할 수 있는 경고 출력부를 더 포함하며, 상기 디스플레이부는 그래픽화된 정보의 출력 기능과 더불어, 관리자로부터 시스템 운용을 위한 제어명령을 접수할 수 있도록 텃치 스크린으로 구성되는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 ID 등록부는 상기 송신장치의 ID 설정부와 동일한 ID 정보를 공유하기 위해, 근거리 통신 예컨대 지그비, 블루투스에 의한 페어링을 수행하거나, ID 등록부가 RFID 태그 데이터를 입력하기 위한 라이터로써 적용될 경우, 상기 ID 설정부를 RFID 태그로 상정하여 데이터 공유를 수행하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 해상 인명 구조용 위치추적 시스템.
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