KR101053922B1 - 해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법 - Google Patents

해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 해상 이동체의 상호간의 영향을 최소화하면서 최단 거리를 이동하도록 경로를 계획하기 위하여, 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하고 해상 이동체의 최단 경로를 설정하는 중앙 집중 방식 및 다른 해상 이동체와 장애물과의 충돌을 회피하기 위한 시간 지연을 계획하는 분산 집중 방식을 이용하는 해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 분산 자율 운항 장치가 설치된 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 운행 가능 공간 설정부, 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하고 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 최단 경로 설정부, 및 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 상기 최단 경로를 송신하는 최단 경로 송신부를 포함하는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.

Description

해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법{Autonomous Navigation Apparatus and Method for Marine Moving Object}
본 발명은 해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 하나 이상의 해상 이동체의 상호간의 영향을 최소화하면서 최단 거리를 이동하도록 경로를 계획하기 위하여, 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하고 해상 이동체의 최단 경로를 설정하는 중앙 집중 방식 및 다른 해상 이동체와 장애물과의 충돌을 회피하기 위한 시간 지연을 계획하는 분산 집중 방식을 이용하는 해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법에 관한 것이다.
운영비용 절감과 운송 능력의 경쟁력을 확보하기 위하여 선박의 크기가 커짐에 따라, 대형 선박을 접안할 수 있는 대형 항만이 필요하게 되었다. 그러나, 항만이 차지하는 공간, 항만을 건설하는데 소요되는 시간 및 비용의 부족으로 인하여 대형 항만을 건설할 수 없는 경우도 종종 있다.
대형 항만을 건설할 수 없는 경우 파도 치는 해상에서 직접 하역과 선적을 가능하게 하는 해상 운송 수단인 모바일 하버(harbor)를 이용할 수 있다. 모바일 하버는 수심이 깊은 해상에 정박중인 대형 컨테이너선의 컨테이너를 하역하여 육상 부두로 이송하거나, 반대로 육상의 컨테이너를 해상의 컨테이너선에 이송하고 선적하는 움직이는 항구의 역할을 수행한다. 모바일 하버는 처리용량 부족으로 대기 선박이 과다한 항만, 인프라가 취약한 중소형 항만 및 중남미, 중동 아프리카, 항구 시설이 없는 섬, 항만 증설이 어려운 미국 동부 및 유럽지역, 항만 테러 및 보안 민감 지역, 긴급 재난 및 전쟁지역 등에서 사용될 수 있다.
모바일 하버는 컨테이너와 대형 컨테이너선, 파도 및 유동, 운송거리 등의 해상 작업 및 운송 조건을 감안하여 효율성 및 경제성을 갖도록 설계되고, 연안물류 경쟁력 향상, 탄소배출 감소, 환경파괴 방지, 육상 사회간접자본 확충비 절감, 도로 교통체증 해소의 편의성을 제공한다. 또한, ZMP(zero moment point) 및 자세제어장치가 달린 스프레더의 사용으로 하역의 안정성을 유지하고, 발라스트와 추진력을 이용하여 접선 시 상대운동에 의한 안전성을 확보함으로써 모바일 하버에 의해 컨테이너선이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 모바일 하버가 출발지에서 목표지까지 이동하기 위해서는 내부적으로 최적의 경로를 생성한 후 그 경로를 따라 이동하여야 한다. 이 때, 출발지와 목표지 사이에는 다른 선박이나 섬과 같은 장애물이 존재하게 되는데 이와 같은 장애 요소를 자동으로 회피하고 신속하게 목표점에 도달하게 하는 알고리즘이 필요하다.
또한, 상역 및 하역의 효율을 높이기 위하여 여러 대의 모바일 하버가 운용될 수도 있다. 여러 대의 모바일 하버가 운용되는 경우 서로간의 충돌이 일어날 수도 있으며 장애물과의 충돌이 발생할 수도 있다. 또한, 모바일 하버간의 충돌을 방지하기 위하여 항로를 우회하다 보면 많은 시간이 걸려 목표지에 도착하는 문제점이 있을 수 있다.
이러한 문제점은 모바일 하버에 한정되지 않고, 발라스트수(Ballast Water) 교체선 및 해상 건설 자재 수송선 등의 다른 해상 이동체에서도 발생될 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하나 이상의 해상 이동체의 운행 안정성과 안전을 위하여 상호간의 영향을 최소화함과 동시에 장애물을 회피하고, 최단 거리를 이동할 수 있도록 하는 해상 이동체의 자율 운항 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 해상 이동체가 다른 선박에 효율적으로 접안할 수 있는 자동 접안 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 분산 자율 운항 장치가 설치된 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 운행 가능 공간 설정부, 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하고 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 최단 경로 설정부, 및 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 최단 경로를 송신하는 최단 경로 송신부를 포함하는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각은 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 및 해상 건설 자재 수송선 중 하나인 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 최단 경로는 휴리스틱(heuristic)탐색 방법을 사용하여 설정되는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 운행 가능 공간은 2차원 공간 정보 및 시간 정보를 포함하는 3차원 공간인 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 충돌 예상 지역은 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 상기 적어도 하나의 해상 이동체에 의해 형성된 파도에 따라 변화되는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 중앙 자율 운항 장치는 항구 또는 적어도 하나의 해상 이동체 중 하나에 설치되는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 분산 자율 운항 장치는, 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 장애물의 위치를 실시간으로 탐지하여 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 지연시킬지 여부를 결정하는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 중앙 자율 운항 장치는 분산 자율 운항 장치가 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 소정의 시간 이상으로 지연하기로 결정한 경우 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정하는 중앙 자율 운항 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 설치된 분산 자율 운항 장치 및 중앙 자율 운항 장치를 포함하는 자율 운항 장치로서, 상기 중앙 자율 운항 장치는, 분산 자율 운항 장치가 설치된 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 운행 가능 공간 설정부, 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 최단 경로 설정부, 및 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 최단 경로를 송신하는 최단 경로 송신부를 포함하고 상기 분산 자율 운항 장치는, 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치를 실시간으로 탐지하는 위치 탐지기, 및 탐지된 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치에 따라서 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 지연시킬지 여부를 결정하는 지연 결정부를 포함하는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각은 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 및 해상 건설 자재 수송선 중 하나인 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 최단 경로는 휴리스틱(heuristic)탐색 방법을 사용하여 설정되는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 운행 가능 공간은 2차원 공간 정보 및 시간 정보를 포함하는 3차원 공간인 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 충돌 예상 지역은 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 적어도 하나의 해상 이동체에 의해 형성된 파도에 따라 변화되는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 중앙 자율 운항 장치는 항구 또는 적어도 하나의 해상 이동체 중 하나에 설치되는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 자율 운항 장치는, 유도 장치, 제어 장치 및 시각 장치를 포함하고, 상기 유도 장치, 제어장치 및 시각 장치는 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 설치되는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 유도 장치는, 중앙 자율 운항 장치로부터 수신된 최단 경로로 적어도 하나의 해상 이동체 각각을 이동시키기 위하여 필요한 각도 정보 및 속도 정보를 계산하고, 상기 제어 장치는, 각도 정보 및 속도 정보에 따라 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 각도 및 속도를 제어하고, 상기 시각 장치는, 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 실제 위치 및 실제 속도를 사용자에게 표시하는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 분산 자율 운항 장치는, 지연 결정부에서 결정된 지연 시간에 따라서 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정할지 여부를 결정하는 재설정 결정부를 더 포함하는 자율 운항 장치를 제공한다.
또한, 상기 재설정 결정부는, 지연 결정부가 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 소정의 시간 이상으로 지연하기로 결정한 경우 중앙 자율 운항 장치로 하여금 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정하게 하는 자율 운항 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 단계, 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 단계, 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하여 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 단계, 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치를 실시간으로 탐지하는 단계, 및 탐지된 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치에 따라서 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 이동을 지연시킬지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 자율 운항 방법을 제공한다.
또한, 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각은 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 및 해상 건설 자재 수송선 중 하나인 자율 운항 방법을 제공한다.
또한, 상기 최단 경로를 설정하는 단계는, 휴리스틱(heuristic)탐색 방법을 사용하여 상기 최단 경로를 설정하는 단계를 포함하는 자율 운항 방법을 제공한다.
또한, 상기 운행 가능 공간은 2차원 공간 정보 및 시간 정보를 포함하는 3차원 공간인 자율 운항 방법을 제공한다.
또한, 상기 충돌 예상 지역은 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 적어도 하나의 해상 이동체에 의해 형성된 파도에 따라 변화되는 자율 운항 방법을 제공한다.
또한, 하나 이상의 해상 이동체의 이동을 소정의 시간 이상으로 지연하기로 결정한 경우 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정하는 단계를 더 포함하는 자율 운항 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하고 해상 이동체의 최단 경로를 설정하는 중앙 집중 방식 및 다른 해상 이동체와 장애물과의 충돌을 회피하기 위한 시간 지연을 계획하는 분산 집중 방식을 이용하여 하나 이상의 해상 이동체의 상호간의 영향을 최소할 수 있으므로, 하나 이상의 해상 이동체의 충돌 및 안전 사고를 예방함으로써 인명 피해와 자원을 절감할 수 있다.
또한, 최단 거리를 이동할 수 있으며, 소비되는 연료를 절감할 수 있으며, 하나 이상의 해상 이동체가 다른 선박에 효율적으로 접안할 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 이동체의 경로를 도시한 것이다.
도 2 은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 해상 이동체의 경로를 도시한 것이다.
도 3 는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 자율 운항 장치를 도시한 것이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 자세-시간(Configuration-Time) 공간을 이용한 다수의 해상 이동체의 운행 가능 공간을 도시한 것이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 3D A* 알고리즘을 이용한 다수의 해상 이동체의 최단 경로 설정 방법을 도시한 것이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 장치를 도시한 것이다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 이동체의 경로 지연을 도시한 것이다.
도 8 은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 장치를 도시한 것이다.
도 9 는 본 발명의 실시 예에 따른 LOS(Line Of Sight) 알고리즘에 따라 해상 이동체의 경로를 도시한 것이다.
도 10 은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 방법을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 하나 이상의 해상 이동체의 상호간의 영향을 최소화하면서 최단 거리를 이동하도록 경로를 계획하기 위하여, 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하고 최단 경로를 설정하는 중앙 집중 방식 및 다른 해상 이동체와 장애물과의 충돌을 회피하기 위한 시간 지연을 계획하는 분산 집중 방식을 이용하는 해상 이동체에 대한 자율 운항 장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 관련하여, 해상 이동체는 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 및 해상 건설 자재 수송선 등과 같은 특수 선박일 수 있다. 이러한 특수 선박들은, 부두 또는 컨테이너선 등이 될 수 있는 목적지 근처로 이동하여 부두 또는 컨테이너선 등과 같은 필요한 작업 지역에 안전하게 도킹할 수 있어야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 이동체의 경로를 도시한 것이다. 모바일 하버와 같은 해상 이동체(100a)는 수심이 깊은 해상에 정박중인 대형 컨테이너선(110)의 컨테이너를 하역하여 육상 부두로 이송하거나, 반대로 육상의 컨테이너를 해상의 컨테이너선(110)에 이송하고 선적할 수 있다. 이 과정에 있어서 해상 이동체(100a)와 컨테이너선(110)사이에는 다른 선박이나 섬과 같은 장애물이 존재하게 되는데 이와 같은 장애물을 회피하고 신속하게 컨테이너선(110)에 도달할 수 있어야 한다.
도 2 은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 해상 이동체의 경로를 도시한 것이다. 모바일 하버와 같은 해상 이동체(100a, 100b)가 동시에 수심이 깊은 해상에 정박중인 대형 컨테이너선(110)의 컨테이너를 이송하는 경우, 해상 이동체(100a, 100b) 사이의 충돌이 있을 수 있게 된다. 또한, 해상 이동체(100a, 100b)와 컨테이너선(110)사이의 다른 섬과 같은 장애물이 있을 수 있게 되므로, 해상 이동체 서로간의 충돌 및 장애물과의 충돌을 방지할 수 있는 방안이 필요하다. 그러므로, 각종 충돌을 방지하기 위하여 하나 이상의 해상 이동체가 서로 통신을 하여 서로의 위치를 고려하여 최대의 시간적, 경제적 효율을 얻을 수 있는 경로를 생성하는 방안이 필요하다.
하나 이상의 해상 이동체의 각종 충돌(예를 들어, 해상 이동체간의 충돌 및 기존에 위치 정보가 제공된 장애물과의 충돌)을 방지하기 위하여 경로를 설정하는 자율 운항 장치를 중앙 자율 운항 장치라 한다. 중앙 자율 운항 장치는 항구에 설치될 수도 있으며 하나 이상의 해상 이동체 중 하나의 해상 이동체에 설치될 수도 있다. 또한, 중앙 자율 운항은 하나 이상의 해상 이동체 각각에 설치되어 있을 수도 있다. 중앙 자율 운항 장치는 센서, GPS, 소나(sonar), 자이로스코프(Gyroscope), 가속도계(accelerometer) 등을 이용하여 해상 이동체의 위치 정보를 획득할 수 있다.
또한, 하나 이상의 해상 이동체의 각종 충돌을 방지하기 위하여 해상 이동체의 이동을 지연시키는 장치를 분산 자율 운항 장치라 한다. 분산 자율 운항 장치는 하나 이상의 해상 이동체 각각에 설치되어 있으며 센서, GPS, 소나(sonar), 자이로스코프(Gyroscope), 가속도계(accelerometer) 등을 이용하여, 주변에 다른 해상 이동체 또는 장애물이 있는지 여부를 실시간으로 감지한다. 분산 자율 운항 장치가 주변의 다른 해상 이동체 또는 장애물을 감지하는 경우, 분산 자율 운항 장치는 해당 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 지연시킴으로써 충돌을 방지한다. 이 경우, 분산 자율 운항 장치에 의한 지연 시간이 길어지는 경우에는 중앙 자율 운항 장치로 하여금 경로를 재설정하도록 한다.
중앙 자율 운항 장치와 분산 자율 운항 장치는 분리되어 있을 수도 있으나 하나의 장치로 통합될 수도 있다.
도 3 는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 자율 운항 장치(300)를 도시한 것이다. 위치 정보 수신부(310)는 분산 자율 운항 장치가 설치된 복수의 해상 이동체 각각으로부터 복수의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신한다. 위치 정보 수신부(310)에서 수신된 복수의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지는 해상 이동체의 경로를 설정하기 위해서 이용된다.
운행 가능 공간 설정부(320)는 복수의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 복수의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정한다. 복수의 해상 이동체 각각이 이동하는 경우 복수의 해상 이동체는 서로 충돌할 수도 있다. 이러한 충돌을 방지하기 위하여 자세-시간(Configuration-Time) 공간 상에서 3차원 경로 계획을 실시하게 된다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 자세-시간(Configuration-Time) 공간을 이용한 다수의 해상 이동체의 운행 가능 공간을 도시한 것이다. 자세-시간 공간은 3차원 공간으로서, 바다에서 이동하는 해상 이동체를 2 차원 평면으로 표시하는 경우 여기에 시간 축을 더 고려한 3 차원의 공간이다. 도 4 에서 y축과 z축은 해상 이동체가 떠 있는 2차원 평면 공간을 나타낸다. 또한, x축은 시간축을 나타낸다. 제 1 해상 이동체(410)의 현재 위치 및 목적지 정보에 따라 제 1 해상 이동체(410)는 시간의 흐름에 따라서 y-z 좌표계의 왼쪽 아래 부근에서 오른쪽 위 부근으로 이동하게 됨을 예측할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 해상 이동체(420)의 현재 위치 및 목적지 정보에 따라 제 2 해상 이동체(420)는 시간의 흐름에 따라서 y-z 좌표계의 오른쪽 위 부근에서 왼쪽 아래 부근으로 이동하게 됨을 예측할 수 있다. 한편, 장애물(430)은 섬, 암초 등과 같이 이동하지 않는 것으로서 시간이 흐르더라도 일정한 위치에 고정되어 있다. 해상 이동체가 이동함에 있어서 주변의 해상 이동체가 만들어내는 파도에 의해 해상이동체의 이동은 영향을 받게 된다.
따라서 자세-시간 공간은 복수의 해상 이동체 각각의 현재 위치 및 목적지 정보에 따라서 복수의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 예측할 수 있고, 충돌 예상 지역 또한 예측할 수 있게 된다. 이렇게 예측된 운행 가능 공간 상에서 복수의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정할 수 있게 된다. 이하에서는 복수의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 최단 경로 설정부(330)에 대해서 설명하도록 한다.
도 3 에서 최단 경로 설정부(330)는 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하고 복수의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정한다. 최단 경로 설정부는 최단 경로를 설정하기 위하여 휴리스틱(heuristic) 탐색 방법을 사용한다. 휴리스틱 탐색 방법은 A* 알고리즘에 이용되는 것으로서, A* 알고리즘은 현재 위치로부터 목적지까지의 주행 경로를 탐색하기 위하여 이용되는 알고리즘이다.
A* 알고리즘의 동작은 단계별로 진행되며, 주어진 목적지 노드에 도달하는 노드가 생성될 때까지 현재 위치 노드로부터 노드를 확장시킨다. 그리고 각 단계에서 발생된 노드들 중 베스트 노드를 확장시킨 후 그 확장한 노드를 폐쇄(close)시키고, 베스트 노드의 후보 노드들을 개방(open)시킨다. 베스트 노드를 선택하기 위하여 A* 알고리즘에서는 휴리스틱 탐색 방법을 이용하며, 휴리스틱 탐색 방법은 어느 확장된 노드들이 생성되었는지의 여부를 확인한 후 각각의 노드들의 바람직한 정도를 평가하고, 그에 따라 각 노드마다 그 노드를 지나가는 것이 좋은지 또는 나쁜 지의 여부를 결정할 수 있는 지표를 제공한다. 따라서, 휴리스틱 탐색 방법은 복수의 경로가 있을 경우에 우선적으로 어느 경로를 지나갈 지를 제시함으로써 가능한 한 효과적으로 경로를 탐색할 수 있다. A* 알고리즘에서 휴리스틱 탐색 방법은 베스트 노드를 먼저 탐색할 수 있도록 한다.
이 때, 사용하는 휴리스틱 탐색 방법은 F(n)=G(n)+H(n)과 같다. 여기서, F(n)은 후보 노드에서의 전체 비용(cost)를 나타내고, G(n)은 현재 위치 노드로부터 후보 노드까지 걸리는 실제 비용이며, H(n)은 후보 노드로부터 목적지 노드까지 걸리는 예측 비용이다. 본 발명에서는 2차원의 공간에 시간 축을 더한 3 차원의 공간에서 최단 경로를 탐색하는 3D A* 알고리즘을 이용하여 다수의 해상 이동체의 최단 경로를 설정하게 된다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 3D A* 알고리즘을 이용한 다수의 해상 이동체의 최단 경로 설정 방법을 도시한 것이다. 도 5 에서, y-z 좌표계는 해상 이동체가 이동할 수 있는 좌표를 나타낸다. 한편, x 축은 시간 축을 나타낸다. 이와 같은 3 차원 공간 상에서 휴리스틱 탐색 방법을 이용하여 최단 경로를 설정하기 위하여 운행 가능 공간 설정부(320)에서 설정한 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획할 수 있다.
이 경우 셀은 다양한 셀-분할 알고리즘에 의하여 구획된 것일 수 있다. 셀-분할 알고리즘은 주어진 공간에서 장애물을 제외한 빈 공간을 일정한 방법으로 세분화하는 알고리즘을 말한다. 예를 들어, 정확한-셀-분할 알고리즘(Exact Cell Decomposition, ECD)은 다각형 장애물의 각 꼭지점을 지나 상 하단의 경계나 다른 장애물을 만나는 지점까지 수직의 선을 그어서 장애물이 아닌 공간을 나누는 방법이다. 또한, 격자-셀-분할 알고리즘(Grid Cell Decomposition, GCD)는 전체 공간을 일정한 크기의 격자로 나누는 방법이다. 또한, 가변-셀-분할 알고리즘(Adaptive Cell Decomposition, ACD)는 격자-셀-분할 알고리즘에 의해 나누어진 격자 공간에서 이웃하는 영역이 같은 성질의 영역일 때 하나로 묶어서 공간의 개수를 줄이는 방법으로서, 최저 셀 크기를 설정하고 운행 가능 공간을 최저 셀 크기보다는 큰 셀들로 분할하는 방법이다. 가변-셀-분할 알고리즘에 의하는 경우 격자-셀-분할 알고리즘에 비해 격자 공간의 개수가 적고, 격자의 크기가 다양하기 때문에 장애물 사이의 연결 통로가 격자화로 인해 막혀 버리는 경우가 없다. 본 발명에서 운행 가능 공간 설정부(320)에서 설정된 운행가능 공간을 다수의 셀로 구획하는 경우 정확한-셀-분할 알고리즘, 격자-셀-분할 알고리즘, 가변-셀-분할 알고리즘 등을 사용할 수 있다.
도 5에서 나타나는 것과 같이 3차원 공간에서 휴리스틱 탐색 방법을 적용하기 때문에 하나의 노드 에서 다음 노드로 이동하는 경우 9 개의 후보 노드가 있을 수 있게 된다. 최단 경로 설정부(330)는 이와 같은 3 차원 공간에서 휴리스틱 탐색 방법을 이용하여 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하게 된다.
도 3 에서 최단 경로 송신부(340)는 복수의 해상 이동체 각각에 최단 경로를 송신함으로서, 복수의 해상 이동체가 운행 가능 공간 설정부(320) 및 최단 경로 설정부(330)에 의해 설정된 최단 경로를 따라서 이동하도록 한다.
즉, 도 3 의 중앙 자율 운항 장치(300)는 하나 이상의 해상 이동체의 충돌을 방지하면서도 하나 이상의 해상 이동체가 최단 거리로 이동할 수 있게 하기 위하여 최단 경로를 설정하는 역할을 수행한다. 한편, 앞에서 설명한 것과 같이 해상 이동체 각각에는 분산 자율 운항 장치가 있을 수 있다. 중앙 자율 운항 장치와 분산 자율 운항 장치 모두를 자율 운항 장치라고 지칭할 수 있다. 이하에서는 자율 운항 장치 및 분산 자율 운항 장치의 역할에 대하여 설명하도록 한다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 장치를 도시한 것이다. 자율 운항 장치는 중앙 자율 운항 장치(300) 및 분산 자율 운항 장치(610a, 610b) 를 포함한다. 도 6 에서는 2 개의 분산 자율 운항 장치만을 도시하였으나, 분산 자율 운항 장치는 해상 이동체의 개수에 따라서 2 개 이상이 될 수 있다.
중앙 자율 운항 장치(300)는 앞서 설명한 것과 같이 위치 정보 수신부(310), 제 운행 가능 공간 설정부(320), 최단 경로 설정부(330) 및 최단 경로 송신부(340)를 포함하고, 해상 이동체의 최단 경로를 설정하여 해상 이동체에 최단 경로를 송신하는 역할을 수행한다. 중앙 자율 운항 장치의 최단 경로 송신부(440)에서 송신된 최단 경로를 해상 이동체(600a 및 600b)가 수신하게 되고 해상 이동체(600a 및 600b) 는 수신된 경로에 따라서 이동하게 된다.
한편, 해상이동체(600a 및 600b)에는 각각 분산 자율 운항 장치(610a 및 610b)가 설치되어 있다. 예를 들어, 분산 자율 운항 장치(610a)는 위치 탐지기(620a), 지연 결정부(630a) 및 재결정 결정부(640a)를 포함한다. 위치 탐지기(620a)는 복수의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치를 실시간으로 탐지함으로써, 위치 탐지기(620a)가 설치된 해상 이동체의 주변에 다른 해상 이동체 또는 섬이나 암초와 같은 장애물이 있는지 여부를 탐지한다. 지연 결정부(630a)는 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치에 따라서 분산 자율 운항 장치(610a)가 설치된 해상이동체(600a)의 이동을 지연시킬지 여부를 결정한다. 예를 들어, 지연 결정부(630a)는 분산 자율 운항 장치(610a)가 설치된 해상 이동체(600a)의 주변에 다른 해상 이동체 또는 장애물이 있는 경우에는 분산 자율 운항 장치(610a)가 설치된 해상 이동체(600a)의 이동을 지연시킴으로서, 해상 이동체(600a)와 다른 해상 이동체 또는 장애물과의 충돌을 방지한다.
한편, 재결정 결정부(640a)는 지연결정부(630a)에서 결정된 해상 이동체(600a)의 지연 시간이 길어지는 경우 경로를 재설정할지 여부를 결정한다. 해상 이동체(600a)의 지연 시간이 일정 시간을 경과하는 경우에는 해상 이동체들(600a 및 600b)의 최단 경로를 수정할 필요가 있을 수 있다. 그러므로 재결정 결정부(640a)는 해상 이동체(600a)의 지연 시간이 소정의 시간 이상이 되는 경우에 경로를 재설정할 것을 결정하고 중앙 자율 운항 장치(300)로 하여금 새로운 경로를 설정하도록 신호를 송신한다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 이동체의 경로 지연을 도시한 것이다. 녹색 실선은 제 1 해상 이동체의 이동 경로를 나타낸다. 청색 점선은 제 2 해상 이동체의 이동 경로를 나타낸다. 제 1 해상 이동체의 이동 경로 및 제 2 해상 이동체의 이동 경로는 중앙 자율 운항 장치(300)에 의해 주변 해상 이동체 및 장애물의 위치를 고려한 최단 거리의 경로이다. 그러나, 해상 이동체가 실제로 이동하는 경우에는 파도 및 풍랑의 영향을 받게 되어 중앙 자율 운항 장치(300)의 최단 경로로 이동하지 않을 수도 있다. 이 경우, 제 1 해상 이동체의 이동 경로와 제 2 해상 이동체의 이동 경로가 겹치는 지점이 생길 수 있게 된다. 두 이동 경로가 겹치는 지점을 도 7 에서 충돌 예상 영역으로 표시하였다.
충돌 예상 영역이 발생되는 경우 분산 자율 운항 장치(610a 및 610b)는 해상 이동체의 이동을 지연시킴으로서 충돌을 방지하게 된다. 도 7 에서 청색 실선은 수정된 제 2 해상 이동체의 이동 경로를 나타낸 것이다. 예를 들어, 도 7 에서 제 2 해상 이동체는 원래의 경로대로 이동하는 경우 제 1 해상 이동체와 t1 에서 충돌이 일어날 수 있으므로 이동 시간을 지연시킴으로서 제 1 해상 이동체와의 충돌을 방지하게 된다. 한편, 지연 시간이 일정 시간 이상으로 길어지는 경우 분산 자율 운항 장치(610a 또는 610b)는 중앙 자율 운항 장치(300)가 새로운 경로 계획을 설정하도록 신호를 송신한다.
앞에서 자율 운항 장치에 포함되어 있는 중앙 자율 운항 장치 및 분산 자율 운항 장치에 대하여 설명하였다. 그러나, 해상 이동체는 다른 선박에 효율적으로 접안하기 위하여, 또한 풍랑, 조류 등으로 인한 외란에 의해 유발되는 정보 오차를 최소화하기 위하여 유도 장치, 제어 장치 및 시각 장치를 더 포함할 수도 있다. 이하에서는 이에 대하여 더 자세히 설명하도록 한다.
도 8 은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 장치를 도시한 것이다. 자율 운항 장치(800)는 중앙 자율 운항 장치(810), 유도 장치(820), 제어 장치(830), 분산 자율 운항 장치(840) 및 시각 장치(850)를 포함한다.
유도(Guidance) 장치(820)는 중앙 자율 운항 장치(810)로부터 수신된 최단 경로로 해상 이동체를 이동시키기 위하여 필요한 각도 정보 및 속도 정보를 계산하고, 계산된 각도 정보 및 속도 정보를 제어 장치(830)로 송신한다. 유도 장치(820)는 해상 이동체의 실제 위치 및 실제 속도를 분산 자율 운항 장치(840)로부터 실시간으로 수신하고, 중앙 자율 운항 장치(810)로부터 수신된 최단 경로와 해상 이동체의 현재 위치 및 각도를 비교하여 해상 이동체의 제어를 위해 필요한 각도 정보 및 속도 정보를 계산한다.
제어(Control) 장치(830)는 유도 장치(820)로부터 수신된 각도 정보 및 속도 정보에 따라 해상 이동체 각각의 각도 및 속도를 제어한다. 제어 장치(830)는 2 개의 제어기를 포함할 수 있으며 2 개의 제어기 각각은 PID (비례 적분 미분 제어)방식으로 해상 이동체가 원하는 각도와 원하는 속도로 이동하도록 제어할 수 있다. 이 경우, LOS(Line Of sight) 알고리즘을 이용할 수도 있다. LOS(Line Of Sight) 알고리즘은 해상 이동체가 생성된 경로를 따라가게 하기 위한 조향각 계산 방식의 하나로서, LOS 각도를 주어진 경로의 각도와 일치시켜 원하는 위치 및 방향을 얻는 방법이다.
도 9 는 본 발명의 실시 예에 따른 LOS(Line Of Sight) 알고리즘에 따라 해상 이동체의 경로를 도시한 것이다. 해상 이동체의 진행 방향과 동일한 LOS 벡터와 포인트3(X3, Y3) 및 포인트 4(X4, Y4)를 연결하는 경로가 있다. 이 경우 해상 이동체의 진행 방향과 동일한 LOS 벡터의 각도를 포인트 3 및 포인트 4 를 연결하는 직선과 동일하게 일치시켜서 원하는 위치 및 방향을 얻게 된다.
LOS 알고리즘을 통해 조향각이 계산되는 경우 해상 이동체가 주어진 각도로 움직일 수 있도록 PID를 사용하여 제어한다. 또한, 조향 각에 대한 제어와 병렬적으로 행해지는 해상 이동체의 속도 제어에도 PID 방식을 적용한다.
분산 자율 운항 장치(840)는 앞서 설명한 위치 탐지기(840a) 및 지연 결정부(840b)를 포함함으로서, 분산 자율 운항 장치(840)가 설치된 해상 이동체의 주변에 다른 해상 이동체가 탐지되는 경우 경로를 지연시킴으로서 충돌을 방지한다. 또한, 분산 자율 운항 장치(840)는 앞서 설명한 재설정 결정부(840c)를 포함함으로서, 분산 자율 운항 장치(840)가 설치된 해상 이동체의 주변에 다른 해상 이동체가 탐지되어 경로가 지연되는 경우 지연 시간이 일정 시간 이상이 되면 중앙 자율 운항 장치(810)로 하여금 경로를 재설정하도록 지시한다.
또한, 분산 자율 운항 장치(840)는 자체 GPS 시스템에 의하여 분산 자율 운항 장치(840)가 설치된 해상 이동체의 위치 정보 및 속도 정보를 수신하고, 수신된 위치 정보 및 속도 정보에서 풍랑 및 조류에 의한 외란을 제거함으로써, 해상 이동체의 실제 위치 및 속도를 계산한다. 또한, 분산 자율 운항 장치(840)는 계산된 실제 위치 및 속도를 유도 장치(820) 및 시각 장치(850)에 송신한다.
시각 장치(850)는 해상 이동체의 실제 위치 및 실제 속도를 사용자가 확인할 수 있도록 제공한다. 즉, 시각 장치(850)는 유저 인터페이스(User Interface)의 역할을 수행할 수도 있다.
유도 장치(820), 제어 장치(830), 분산 자율 운항 장치(840) 및 시각 장치(850)는 하나의 해상 이동체 내에 설치되는 것으로서 해상 이동체의 개수에 따라 복수 개일 수도 있다. 한편, 중앙 자율 운항 장치(810)는 항구 또는 해상 이동체 각각에 설치될 수도 있다.
도 10 은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 방법을 도시한 것이다. 자율 운항은 단계 S910에서 해상 이동체 각각으로부터 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신한다. 자율 운항은 단계 S920에서 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정한다. 운행 가능 공간은 3차원 공간으로서 2차원의 공간 정보 및 시간 정보를 포함할 수 있다. 단계 S930에서는 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하여 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정한다. 해상 이동체 각각의 최단 경로는 휴리스틱 탐색 방법을 이용하여 설정될 수 있다. 이 경우 셀은 앞서 설명한 정확한-셀-분할 알고리즘, 격자-셀-분할 알고리즘, 가변-셀-분할 알고리즘 등을 사용하여 구획될 수 있다. 해상 이동체는 단계 S930에서 설정된 최단 경로에 따라서 이동하게 된다. 이 경우 단계 S940에서 자율 운항은 다른 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치를 실시간으로 탐지한다. 단계 S950에서는 탐지된 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치에 따라서 해상 이동체 각각의 이동을 지연시킬지 여부를 결정한다. 즉, 단계 S940에서 해상이동체의 주변에 다른 해상 이동체 또는 장애물이 존재하는 경우에는 충돌의 위험이 크게 되므로, 해상 이동체의 이동을 지연시킨다. 단계 S960에서는 하나 이상의 해상 이동체의 지연 시간이 소정의 시간 이상으로 길어지는 경우 해상 이동체의 새로운 경로를 설정할 수 있다. 상기 소정의 시간은 미리 정해진 일정 시간일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자율 운항 장치는 하나 이상의 해상 이동체의 상호간의 영향을 최소화하면서 최단 거리를 이동하도록 경로를 계획하기 위하여, 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하고 해상 이동체의 최단 경로를 설정하는 중앙 자율 운항 장치 및 다른 해상 이동체와 장애물과의 충돌을 회피하기 위한 시간 지연을 계획하는 분산 자율 운항 장치 모두를 포함함으로써, 보다 안전하고 최단 거리로 해상 이동체가 이동할 수 있게 한다.
본 실시형태의 모듈, 기능 블록들 또는 수단들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 이해를 위하여 그 실시 예를 기술하였으나, 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 대체될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 특허청구범위에 의하여 모두 포괄하고자 한다.
300 : 중앙 자율 운항 장치 310 : 위치 정보 수신부
320 : 운행 가능 공간 설정부 330 : 최단 경로 설정부
340 : 최단 경로 송신부
600a : 해상 이동체 600b : 해상 이동체
610a : 분산 자율 운항 장치 610b : 분산 자율 운항 장치
620a : 위치 탐지기 620b : 위치 탐지기
630a : 지연 결정부 630b : 지연 결정부
640a : 재설정 결정부 640b : 재설정 결정부

Claims (24)

  1. 분산 자율 운항 장치가 설치된 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 위치 정보 수신부;
    상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 운행 가능 공간 설정부;
    상기 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하고 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 최단 경로 설정부; 및
    상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 상기 최단 경로를 송신하는 최단 경로 송신부를 포함하는
    중앙 자율 운항 장치.
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각은 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 또는 해상 건설 자재 수송선 중 하나인
    중앙 자율 운항 장치.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 최단 경로는 휴리스틱(heuristic)탐색 방법을 사용하여 설정되는
    중앙 자율 운항 장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 운행 가능 공간은 2차원 공간 정보 및 시간 정보를 포함하는 3차원 공간인
    중앙 자율 운항 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 충돌 예상 지역은 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 상기 적어도 하나의 해상 이동체에 의해 형성된 파도에 따라 변화되는
    중앙 자율 운항 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 자율 운항 장치는 항구 또는 상기 적어도 하나의 해상 이동체 중 하나에 설치되는
    중앙 자율 운항 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 자율 운항 장치는, 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 장애물의 위치를 실시간으로 탐지하여 상기 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 지연시킬지 여부를 결정하는
    중앙 자율 운항 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중앙 자율 운항 장치는 상기 분산 자율 운항 장치가 상기 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 소정의 시간 이상으로 지연하기로 결정한 경우 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정하는
    중앙 자율 운항 장치.
  9. 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 설치된 분산 자율 운항 장치 및 중앙 자율 운항 장치를 포함하는 자율 운항 장치로서,
    상기 중앙 자율 운항 장치는,
    분산 자율 운항 장치가 설치된 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 위치 정보 수신부;
    상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 운행 가능 공간 설정부;
    상기 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 최단 경로 설정부; 및
    상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 상기 최단 경로를 송신하는 최단 경로 송신부를 포함하고
    상기 분산 자율 운항 장치는,
    상기 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치를 실시간으로 탐지하는 위치 탐지기; 및
    상기 탐지된 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치에 따라서 상기 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 지연시킬지 여부를 결정하는 지연 결정부를 포함하는
    자율 운항 장치.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각은 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 또는 해상 건설 자재 수송선 중 하나인
    자율 운항 장치.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 최단 경로는 휴리스틱(heuristic)탐색 방법을 사용하여 설정되는
    자율 운항 장치.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 운행 가능 공간은 2차원 공간 정보 및 시간 정보를 포함하는 3차원 공간인
    자율 운항 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 충돌 예상 지역은 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 상기 적어도 하나의 해상 이동체에 의해 형성된 파도에 따라 변화되는
    자율 운항 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 자율 운항 장치는 항구 또는 상기 적어도 하나의 해상 이동체 중 하나에 설치되는
    자율 운항 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 자율 운항 장치는,
    유도 장치, 제어 장치 및 시각 장치를 포함하고,
    상기 유도 장치, 제어장치 및 시각 장치는 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각에 설치되는
    자율 운항 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 유도 장치는, 상기 중앙 자율 운항 장치로부터 수신된 최단 경로로 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각을 이동시키기 위하여 필요한 각도 정보 및 속도 정보를 계산하고,
    상기 제어 장치는, 상기 각도 정보 및 속도 정보에 따라 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 각도 및 속도를 제어하고,
    상기 시각 장치는, 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 실제 위치 및 실제 속도를 사용자에게 표시하는
    자율 운항 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 분산 자율 운항 장치는,
    상기 지연 결정부에서 결정된 지연 시간에 따라서 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정할지 여부를 결정하는 재설정 결정부를 더 포함하는
    자율 운항 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 재설정 결정부는,
    상기 지연 결정부가 상기 분산 자율 운항 장치가 설치된 해상 이동체의 이동을 소정의 시간 이상으로 지연하기로 결정한 경우 상기 중앙 자율 운항 장치로 하여금 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정하게 하는
    자율 운항 장치.
  19. 적어도 하나의 해상 이동체 각각으로부터 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치 및 목적지를 포함한 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 해상 이동체의 현재 위치, 목적지 및 충돌 예상 지역을 고려하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 시간에 따른 운행 가능 공간을 설정하는 단계;
    상기 운행 가능 공간을 다수의 셀로 구획하여 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 최단 경로를 설정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치를 실시간으로 탐지하는 단계; 및
    상기 탐지된 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 또는 장애물의 위치에 따라서 상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각의 이동을 지연시킬지 여부를 결정하는 단계를 포함하는
    자율 운항 방법.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 해상 이동체 각각은 모바일 하버(harbor), 발라스트수(Ballast Water) 교체선 또는 해상 건설 자재 수송선 중 하나인
    자율 운항 방법.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 19 항에 있어서,
    상기 최단 경로를 설정하는 단계는,
    휴리스틱(heuristic)탐색 방법을 사용하여 상기 최단 경로를 설정하는 단계를 포함하는
    자율 운항 방법.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 19 항에 있어서,
    상기 운행 가능 공간은 2차원 공간 정보 및 시간 정보를 포함하는 3차원 공간인
    자율 운항 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 충돌 예상 지역은 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 위치 및 상기 적어도 하나의 해상 이동체에 의해 형성된 파도에 따라 변화되는
    자율 운항 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    하나 이상의 해상 이동체의 이동을 소정의 시간 이상으로 지연하기로 결정한 경우 상기 적어도 하나의 해상 이동체의 경로를 재설정하는 단계를 더 포함하는
    자율 운항 방법.
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