KR101222295B1 - 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법 및 장치 - Google Patents

안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에서는 1차로 경고 범위를 설정하여 선박이 경고 범위를 이탈하면 선박 운행자에게 경고 범위의 이탈 사실을 알리고, 2차로 위험 범위를 설정하여 선박이 위험 범위를 이탈하면 선박 운행자에게 위험 범위의 이탈 사실을 알린다. 따라서, 본 발명에 의하면, 1차 및 2차에 걸쳐 선박 운행자에게 항로 이탈의 가능성을 미리 알려주어 선박 운행자로 하여금 선박이 항로 범위를 이탈하지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 선박의 이로를 방지하여 항로 이탈로 인한 해양 사고를 예방할 수 있다.

Description

안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법 및 장치{The Method and Apparatus for Preventing Deviation of Ship Seaway for Safety Navigation}
본 발명은 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있을 때 선박 운행자에게 항로 이탈의 가능성을 미리 알려주어 선박이 항로를 이탈하지 않도록 함으로써 항로 이탈로 인한 해양 사고를 예방할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 바다낚시, 섬 여행, 해양 레포츠 등을 즐기는 인구가 증가하고, 부가 가치가 높은 어망 및 양식장 등의 어업이 활발해짐에 따라 도서 지역의 해양 교통 수단으로 소형 선박을 운행하는 것이 점차 늘어나고 있는 추세이다.
이러한 추세에 따라 선박의 안전한 운항을 지원하기 위해 일정 수준의 선박에는 해당 선박의 위치를 자동으로 다른 선박으로 송신하여 선박간의 충돌을 피할 수 있도록 하는 선박자동식별장치(AIS: Automatic Identification System)를 의무적으로 장착하는 것이 권고되고 있다.
하지만, 종래의 선박자동식별장치(AIS)는 단순히 다른 선박과의 충돌을 방지하기 위한 것으로, 선박 운행자(선장 또는 항해사)가 직접 눈으로 종이해도에 표시된 항로를 확인하면서 다른 선박 또는 장애물과의 충돌 위험 정도를 판단해야 하기 때문에, 항해 경험이 많은 선박 운행자가 아니고서는 선박을 안전하게 운행하기가 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자해도를 기초로 출발 항구로부터 목적 항구까지의 항로를 화면상에 표시하면서 육지, 섬, 암초 및 양식장 등의 장애물도 함께 화면상에 표시하여 선박 운전자로 하여금 항로상의 장애물을 피할 수 있도록 하는 전자해도 정보 시스템(ECDIS: Electronic Chart Display and Information System)이 개시되어 있다.
그러나, 현재 사용되고 있는 전자해도는 단순히 종이해도를 디지털화한 것으로, 선박이 정해진 항로를 이탈할 경우 선박 운행자는 항로 이탈 사실을 전혀 알 수가 없으므로, 항로 이탈로 인한 해양 사고의 위험성이 여전히 남아있는 한계점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있을 때 선박 운행자에게 항로 이탈의 가능성을 미리 알려주어 선박이 항로를 이탈하지 않도록 함으로써, 항로 이탈로 인한 해양 사고를 예방하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법은, (a) 선박 운행자에 의해 항로와, 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있는 상태임을 1차로 경고하기 위한 경고 거리 및 선박이 항로를 이탈할 위험성이 있는 상태임을 2차로 경고하기 위한 위험 거리가 설정되는 단계; (b) 선박의 위치와 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드를 기초로 선박의 현재 경유 구간을 설정하는 단계; (c) 선박의 현재 경유 구간 및 상기 경고 거리를 기초로 경고 범위를 설정하고, 선박이 상기 경고 범위를 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 경고 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알리는 단계; (d) 선박이 상기 경고 범위를 이탈한 경우, 선박의 현재 경유 구간 및 상기 위험 거리를 기초로 위험 범위를 설정하고, 선박이 상기 위험 범위를 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 위험 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 단계; 및 (e) 선박이 목적 항구에 도착할 때까지 상기 경고 범위의 이탈 및 상기 위험 범위의 이탈 판단을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계에서, 상기 경고 범위의 이탈 판단시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 경고 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정하고, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 제1, 2 경계선을 설정한 후, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알리는 단계를 더 포함하고, 상기 (d) 단계에서, 상기 위험 범위의 이탈 판단시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 위험 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정하고, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 제1, 2 경계선을 설정한 후, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (a) 단계에서, 상기 위험 거리는 상기 경고 거리 보다 더 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (b) 단계에서, (b1) 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 상기 GPS 신호에 포함된 데이터를 기초로 선박의 위치를 설정하는 단계; (b2) 선박의 위치를 기초로 이전 경유 노드와 다음 경유 노드를 설정하는 단계; (b3) 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지났는지를 판단하는 단계; 및 (b4) 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단되면, 상기 이전 경유 노드와 상기 다음 경유 노드 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 (b3) 단계에서, 상기 이전 경유 노드와 상기 다음 경유 노드의 좌표값을 기초로 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기를 구하는 제1 단계; 및 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기를 기초로 선박의 진행 방향에 따라 상기 기준선의 기준 좌표를 설정하고, 선박의 좌표와 상기 기준 좌표를 비교하여 선박의 X축 좌표값이 상기 기준 좌표의 X축 좌표값 보다 작거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값 보다 작거나 같은 경우, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 제2 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (c) 단계 또는 상기 (d) 단계에서, 선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 경계선의 제1, 2 경계 좌표를 각각 설정한 후, 선박의 X축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 X축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치는, 선박 운행자로부터 항로와, 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있는 상태임을 1차로 경고하기 위한 경고 거리 및 선박이 항로를 이탈할 위험성이 있는 상태임을 2차로 경고하기 위한 위험 거리를 입력받는 입력부; 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부; 상기 GPS 신호에 포함된 데이터를 기초로 선박의 위치를 설정하는 선박 위치 설정부; 선박의 위치와 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드를 기초로 선박의 현재 경유 구간을 설정하는 선박 경유 구간 설정부; 선박의 현재 경유 구간과 상기 경고 거리를 기초로 경고 범위를 설정하고, 선박의 현재 경유 구간과 상기 위험 거리를 기초로 위험 범위를 설정하는 경고/위험 범위 설정부; 및 목적 항구에 도착할 때까지 선박이 상기 경고 범위를 이탈하였는지를 판단하여 상기 경고 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알린 다음, 선박이 상기 위험 범위를 이탈하였는지를 판단하여 상기 위험 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 경고/위험 범위 이탈 판단부를 포함하고, 상기 경고/위험 범위 설정부는, 상기 경고 범위 설정시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 경고 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정한 후, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 경고 범위의 이탈을 판단하기 위한 제1, 2 경계선을 설정하고, 상기 위험 범위 설정시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 위험 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정한 후, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 위험 범위의 이탈을 판단하기 위한 제1, 2 경계선을 설정하며, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부는, 상기 경고 범위 이탈 판단시, 선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여 선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알리고, 상기 위험 범위 이탈 판단시, 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 위험 거리는 상기 경고 거리 보다 더 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 선박 경유 구간 설정부는, 상기 선박의 위치를 기초로 이전 경유 노드와 다음 경유 노드를 설정하고, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지났는지를 판단하여, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단되면 상기 이전 경유 노드와 상기 다음 경유 노드 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 경고/위험 범위 설정부는, 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선을 설정할 때, 상기 이전 경유 노드의 기준선상에서 상기 이전 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표를 설정하고, 상기 다음 경유 노드의 기준선상에서 상기 다음 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표를 설정한 다음, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제1 경계선으로 설정하고, 상기 제1, 2 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제2 경계선으로 설정하는 한편, 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선을 설정할 때, 상기 이전 경유 노드의 기준선상에서 상기 이전 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 위험 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표를 설정하고, 상기 다음 경유 노드의 기준선상에서 상기 다음 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 위험 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표를 설정한 다음, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제1 경계선으로 설정하고, 상기 제1, 2 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제2 경계선으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부는, 선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 경계선의 제1, 2 경계 좌표를 각각 설정한 다음, 선박의 X축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하며, 선박의 X축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 1차로 경고 범위를 설정하여 선박이 경고 범위를 이탈하면 선박 운행자에게 경고 범위의 이탈 사실을 알리고, 2차로 위험 범위를 설정하여 선박이 위험 범위를 이탈하면 선박 운행자에게 위험 범위의 이탈 사실을 알린다.
따라서, 본 발명에 의하면, 1차 및 2차에 걸쳐 선박 운행자에게 항로 이탈의 가능성을 미리 알려주어 선박 운행자로 하여금 선박이 항로 범위를 이탈하지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 선박의 이로를 방지하여 항로 이탈로 인한 해양 사고를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명에 있어서 항로 및 경유 노드의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 설명한다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 항로 및 경유 노드의 개념에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 있어서 항로 및 경유 노드의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 선박이 출발 항구(10)에서 목표 항구(20)로 항해하는데 있어서 경험이나 관습에 의하여 정해진 항로(통항로)가 존재하며, 선박이 이동할 때 경유하는 경유 노드(30)들을 직선으로 연결하면 선박이 항해하는 항로가 된다.
여기에서, 두 경유 노드의 사이를 경유 구간이라 하며, 선박이 정해진 항로를 벗어난 경우 이것을 이로(deviation)라 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 선박 운행자에 의해 출발 항구와 목표 항구 사이의 미리 정해진 항로가 설정되고, 항로의 경고 거리와 위험 거리가 설정된다(S200).
여기에서, 상기 경고 거리는 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있는 상태임을 선박 운행자에게 1차로 경고할 수 있는 범위로 설정되는 것이 바람직하며, 상기 위험 거리는 선박이 항로를 이탈할 위험성이 있는 상태임을 선박 운행자에게 2차로 경고할 수 있는 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
다음으로, 인공위성으로부터 GPS 신호가 수신되면, 상기 GPS 신호에 포함된 선박의 위도 및 경도, 진행방향, 속도 등의 데이터를 기초로 선박의 위치를 설정한다(S210).
그 다음, 선박의 위치를 기초로 선박의 현재 경유 구간을 설정하며(S220), 선박의 현재 경유 구간을 설정하는 방법에 대하여 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3b에 도시된 바와 같이 선박이 출발 항구에서 출발하여 제1 경유 노드(A)를 지나 제2 경유 노드(B)를 향해 이동하고 있는 경우, 다음의 수학식 1과 같이 선박의 좌표 S(XS, YS)를 기초로 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)를 설정한다.
<수학식 1>
i = N; //N은 경유 노드의 번호
if(i < m) //m은 경유 노드의 총 개수
{
A = A(i); //이전 경유 노드의 좌표
B = A(i+1); //다음 경유 노드의 좌표
}
다음으로, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지났는지를 판단한다.
여기에서, 상기 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)은, 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)를 직선으로 연결하는 직선 선분(
Figure 112011036763641-pat00001
)을 구한 다음, 상기 다음 경유 노드(B)에서 상기 직선 선분(
Figure 112011036763641-pat00002
)에 대하여 수직인 법선을 기준선(LB)으로 설정하며, 이전 경유 노드(A)의 기준선(LA) 역시 동일한 방식으로 설정한다.
그리고, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지났는지의 여부는, 선박의 진행 방향에 따라 선박의 좌표 S(XS, YS)와 상기 기준선(LB)의 기준 좌표 R(XL, YL)를 비교하여 판단하며, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 다음의 수학식 2에 의해 상기 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)의 기울기(θ)를 구한다.
<수학식 2>
θ = tan-1 (Yb - Ya)/(Xb - Xa)
여기에서, Xa, Ya는 이전 경유 노드(A)의 X축 및 Y축 좌표값이고, Xb, Yb는 다음 경유 노드(B)의 X축 및 Y축 좌표값이다.
그 다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 기준선(LB)의 기울기(θ)가 90°또는 270°인 경우, 즉, 선박이 X축을 따라 직진으로 이동하여 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)의 Y축 좌표값은 동일하고 X축 좌표값이 다른 경우, 선박의 X축 좌표값(XS)과 다음 경유 노드(B)의 X축 좌표값(Xb)을 비교하면, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지났는지를 간단하게 판단할 수 있다.
따라서, 다음의 수학식 3와 같이 다음 경유 노드(B)의 X축 좌표값(Xb)을 기준 좌표(R)의 X축 좌표값(XL)으로 설정하고, 선박의 X축 좌표값(XS)이 기준 좌표(R)의 X축 좌표값(XL) 보다 작거나 같으면, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지나지 않은 것으로 판단하여, 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B) 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정한다.
<수학식 3>
if(θ = 90°or 270°)
{
XL = Xb;
if(XS ≤ XL)
{
return i; //현재 경유 구간 설정
}
}
만약 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 기준선(LB)의 기울기(θ)가 180°또는 360°인 경우, 즉, 선박이 Y축을 따라 직진으로 이동하여 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)의 X축 좌표값은 동일하고 Y축 좌표값이 다른 경우, 선박의 Y축 좌표값(YS)과 다음 경유 노드(B)의 Y축 좌표값(Yb)을 비교하면, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지났는지를 간단하게 판단할 수 있다.
따라서, 다음의 수학식 4와 같이 다음 경유 노드(B)의 Y축 좌표값(Yb)을 기준 좌표(R)의 Y축 좌표값(YL)으로 설정하고, 선박의 Y축 좌표값(YS)이 기준 좌표(R)의 Y축 좌표값(YL) 보다 작거나 같으면, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지나지 않은 것으로 판단하여, 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B) 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정한다.
<수학식 4>
if(θ = 180°or 360°)
{
YL = Yb;
if(YS ≤ YL)
{
return i; //현재 경유 구간 설정
}
}
만약 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 기준선(LB)의 기울기(θ)가 0°＜θ＜90°, 90°＜θ＜180°, 180°＜θ＜270°, 270°＜θ＜360°인 경우, 즉, 선박이 X축 및 Y축에 대하여 소정 각도를 가지면서 이동하여 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)의 X축 및 Y축 좌표값이 모두 다른 경우, 선박의 Y축 좌표값(YS)과 기준 좌표(R)의 Y축 좌표값(YL)을 비교하면 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지났는지를 판단할 수 있다.
따라서, 다음의 수학식 5에 의해 기준 좌표(R)의 Y축 좌표값(YL)을 구하고, 선박의 Y축 좌표값(YS)이 기준 좌표(R)의 Y축 좌표값(YL) 보다 작거나 같으면, 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지나지 않은 것으로 판단하여, 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B) 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정한다.
<수학식 5>
if(0°＜θ＜90°, 90°＜θ＜180°, 180°＜θ＜270°, 270°＜θ＜360°)
{
Figure 112011036763641-pat00003
if(YS ≤ YL)
{
return i; //현재 경유 구간 설정
}
}
만약 선박이 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)을 지난 것으로 판단되면, 도 3b에 도시된 바와 같이 동일한 방식으로 그 다음 경유 노드인 제3 경유 노드(C)의 기준선을 지났는지를 판단하여, 지나지 않은 것으로 판단되면 제2, 3 경유 노드(B, C) 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정한다.
한편, 선박의 현재 경유 구간이 결정되면, 상기 선박의 현재 경유 구간을 기초로 경고 범위를 설정하여 선박이 상기 경고 범위를 이탈하였는지 판단하며(S230~S240), 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 이전 경유 노드(A)의 기준선(LA)상에서 상기 이전 경유 노드(A)의 위치를 기준으로 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표(Pa1, Pa2)를 설정한다. 그리고, 상기 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)상에서 상기 다음 경유 노드(B)의 위치를 기준으로 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표(Pb1, Pb2)를 설정한다.
여기에서, 상기 제1 내지 제4 범위 좌표(Pa1, Pa2, Pb1, Pb2)의 위치는 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있음을 선박 운행자에게 1차로 경고할 수 있는 위치에 설정되는 것이 바람직하며, 상기 경고 거리는 전술한 바와 같이 선박 운행자에 의해 설정될 수 있다.
그 다음, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 3 범위 좌표(Pa1, Pb1)를 연결하는 직선 선분(
Figure 112011036763641-pat00004
)을 제1 경계선(L1)으로 설정하고, 상기 제2, 4 범위 좌표(Pa2, Pb2)를 연결하는 직선 선분(
Figure 112011036763641-pat00005
)을 제2 경계선(L2)으로 설정한다.
다음으로, 선박의 위치가 상기 제1, 2 경계선(L1, L2) 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단한다.
여기에서, 선박이 상기 제1, 2 경계선(L1, L2)을 이탈하였는지의 여부는, 선박의 진행 방향에 따라 선박의 좌표 S(XS, YS)와 상기 제1, 2 경계선(L1, L2)상의 제1, 2 경계 좌표(Q1, Q2)를 비교하여 판단하며, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
설명의 편의상 상기 제1 경계선(L1)상의 제1 경계 좌표(Q1)의 X축 및 Y축 좌표값은 (XL1, YL1), 제2 경계선(L2)상의 제2 경계 좌표(Q2)의 X축 및 Y축 좌표값은 (XL2, YL2), 상기 제1 범위 좌표(Pa1)의 X축 및 Y축 좌표값은 (Xpa1, Ypa1), 상기 제2 범위 좌표(Pa2)의 X축 및 Y축 좌표값은 (Xpa2, Ypa2), 상기 제3 범위 좌표(Pb1)의 X축 및 Y축 좌표값은 (Xpb1, Ypb1), 상기 제4 범위 좌표(Pb2)의 X축 및 Y축 좌표값은 (Xpb2, Ypb2)이라 한다.
먼저, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 다음 경유 노드(B)의 기준선(LB)의 기울기(θ)가 90°또는 270°인 경우, 즉, 선박이 X축을 따라 직진으로 이동하여 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)의 Y축 좌표값은 동일하고 X축 좌표값이 다른 경우, 선박의 X축 좌표값(XS)과 제3, 4 범위 좌표(Pb1, Pb2)의 X축 좌표값(Xpb1, Xpb2)을 비교하면, 선박이 제1, 2 경계선(L1, L2)을 이탈하였는지를 간단하게 판단할 수 있다.
따라서, 다음의 수학식 6과 같이 제3 범위 좌표(Pb1)의 X축 좌표값(Xpb1)을 제1 경계 좌표(Q1)의 X축 좌표값(XL1)으로 설정하고, 제4 범위 좌표(Pb2)의 X축 좌표값(Xpb2)을 제2 경계 좌표(Q2)의 X축 좌표값(XL2)으로 설정한다. 그 다음, 선박의 X축 좌표값(XS)이 제1 경계 좌표(Q1)의 X축 좌표값(XL1) 보다 크거나 같으면, 선박이 제1 경계선(L1)을 이탈한 것으로 판단한다. 또한, 선박의 X축 좌표값(XS)이 제2 경계 좌표(Q2)의 X축 좌표값(XL2)보다 크거나 같으면, 선박이 제2 경계선(L2)을 이탈한 것으로 판단한다.
<수학식 6>
if(θ = 90°or 270°)
{
XL1 = Xpb1
XL2 = Xpb2
if(XL1 ≤ XS and XL2 ≥ XS)
{
printf("제1 경계선 이탈");
}
if(XL2 ≤ XS and XL1 ≥ XS)
{
printf("제2 경계선 이탈");
}
}
만약 도 3h에 도시된 바와 같이, 상기 기준선(LB)의 기울기(θ)가 180°또는 360°인 경우, 즉, 선박이 Y축을 따라 직진으로 이동하여 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)의 X축 좌표값은 동일하고 Y축 좌표값이 다른 경우, 선박의 Y축 좌표값(YS)과 제3, 4 범위 좌표(Pb1, Pb2)의 Y축 좌표값(Ypb1, Ypb2)을 비교하면 선박이 제1, 2 경계선(L1, L2)을 이탈하였는지를 간단하게 판단할 수 있다.
따라서, 다음의 수학식 7과 같이 제3 범위 좌표(Pb1)의 Y축 좌표값(Ypb1)을 제1 경계 좌표(Q1)의 Y축 좌표값(YL1)으로 설정하고, 제4 범위 좌표(Pb2)의 Y축 좌표값(Ypb2)을 제2 경계 좌표(Q2)의 Y축 좌표값(YL2)으로 설정한다. 그리고, 선박의 Y축 좌표값(YS)이 제1 경계 좌표(Q1)의 Y축 좌표값(YL1) 보다 크거나 같으면, 선박이 제1 경계선(L1)을 이탈한 것으로 판단한다. 또한, 선박의 Y축 좌표값(YS)이 제2 경계 좌표(Q2)의 Y축 좌표값(YL2) 보다 크거나 같으면, 선박이 제2 경계선(L1)을 이탈한 것으로 판단한다.
<수학식 7>
if(θ = 180°or 360°)
{
YL1 = Ypb1
YL2 = Ypb2
if(YL1 ≤ YS and YL2 ≥ YS)
{
printf("제1 경계선 이탈");
}
if(YL2 ≤ YS and YL1 ≥ YS)
{
printf("제2 경계선 이탈");
}
}
만약 도 3i에 도시된 바와 같이, 상기 기준선(LB)의 기울기(θ)가 0°＜θ＜90°or 90°＜θ＜180°or 180°＜θ＜270°or 270°＜θ＜360°인 경우, 즉, 선박이 X축 및 Y축에 대하여 소정 각도를 가지면서 이동하여 이전 경유 노드(A)와 다음 경유 노드(B)의 X축 및 Y축 좌표값이 모두 다른 경우, 선박의 Y축 좌표값(YS)과 제1, 2 경계 좌표(Q1, Q2)의 Y축 좌표값(YL1, YL2)을 비교하면 선박이 제1, 2 경계선(L1, L2)을 이탈하였는지를 판단할 수 있다.
따라서, 다음의 수학식 8에 의해 제1 경계 좌표(Q1)의 Y축 좌표값(YL1)과 제2 경계 좌표(Q2)의 Y축 좌표값(YL2)을 구한 후, 선박의 Y축 좌표값(YS)이 제1 경계 좌표(Q1)의 Y축 좌표값(YL1) 보다 크거나 같으면, 선박이 제1 경계선(L1)을 이탈한 것으로 판단한다. 또한, 선박의 Y축 좌표값(YS)이 제2 경계 좌표(Q2)의 Y축 좌표값(YL2) 보다 크거나 같으면, 선박이 제2 경계선(L1)을 이탈한 것으로 판단한다.
<수학식 8>
if(0°＜θ＜90°or 90°＜θ＜180°
or 180°＜θ＜270°or 270°＜θ＜360°)
{
Figure 112011036763641-pat00006
if(YL1 ≤ YS and YL2 ≥ YS)
{
printf("제1 경계선 이탈");
}
if(YL2 ≤ YS and YL1 ≥ YS)
{
printf("제2 경계선 이탈");
}
}
한편, 다시 도 2를 참조하면, 선박이 상기 제1, 2 경계선(L1, L2)을 경계선으로 하는 경고 범위를 이탈한 것으로 판단된 경우, 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알린 후(S250), 위험 범위를 설정하여 선박이 위험 범위를 이탈하였는지를 판단한다(S260~S270).
여기에서, 상기 위험 범위는 상기 경고 범위 보다 더 큰 범위를 갖도록 설정되는 것이 바람직하며, 위험 범위 설정 및 위험 범위 이탈 판단 단계(S260~S270)는 경고 범위 설정 및 경고 범위 이탈 판단 단계(S230~S240)와 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
만약 선박이 위험 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리며(S280), 도 3j에 도시된 바와 같이 선박이 목적 항구에 도착할 때까지 경고 범위의 이탈 및 위험 범위의 이탈 판단을 계속적으로 수행한다(S290).
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 1차로 경고 범위를 설정하여 선박이 경고 범위를 이탈하면 선박 운행자에게 경고 범위의 이탈 사실을 알리고, 2차로 위험 범위를 설정하여 선박이 위험 범위를 이탈하면 선박 운행자에게 위험 범위의 이탈 사실을 알린다.
즉, 본 발명에 의하면, 1차 및 2차에 걸쳐 선박 운행자에게 항로 이탈의 가능성을 미리 알려주어 선박 운행자로 하여금 선박이 항로 범위를 이탈하지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 선박의 이로를 방지하여 항로 이탈로 인한 해양 사고를 예방할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 선박의 항로 이탈 방지 장치에 대하여 더 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항로 이탈 방지 장치(400)는, 입력부(410), GPS 수신부(420), 선박 위치 설정부(430), 선박 경유 구간 설정부(440), 경고/위험 범위 설정부(450), 경고/위험 범위 이탈 판단부(460)를 포함하여 구성된다.
상기 입력부(410)는 선박 운행자로부터 출발 항구에서 목적 항구까지의 항로를 입력받으며, 항로의 경고 거리와 위험 거리를 입력받는다.
상기 GPS 수신부(420)는 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하며, 상기 GPS 수신부(420)를 통해 GPS 신호가 수신되면, 상기 선박 위치 설정부(430)에서는 상기 GPS 신호에 포함된 선박의 위도 및 경도, 진행방향, 속도 등의 데이터를 기초로 선박의 위치를 설정한다.
상기 선박 위치 설정부(430)를 통해 선박의 위치가 설정되면, 상기 선박 경유 구간 설정부(440)에서는 상기 선박의 위치를 기초로 선박의 현재 경유 구간을 설정하며, 선박의 현재 경유 구간을 설정하는 방법에 관하여는 도 3b 내지 도 3e와 관련된 설명에서 자세히 설명하였으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 선박 경유 구간 설정부(440)를 통해 선박의 현재 경유 구간이 설정되면, 상기 경고/위험 범위 설정부(450)에서는 상기 선박의 현재 경유 구간과 상기 경고 거리를 기초로 항로의 경고 범위를 설정하며, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부(460)에서는 선박이 상기 경고 범위를 이탈하였는지를 판단한다.
만약 선박이 상기 경고 범위를 이탈한 것으로 판단되면, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부(460)에서는 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알린다. 그리고, 상기 경고/위험 범위 설정부(450)에서는 상기 선박의 현재 경유 구간과 상기 위험 거리를 기초로 항로의 위험 범위를 설정하며, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부(460)에서는 선박이 상기 위험 범위를 이탈하였는지를 판단한다.
만약 선박이 상기 위험 범위를 이탈한 것으로 판단되면, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부(460)에서는 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리며, 선박이 목적 항구에 도착할 때까지 경고 범위의 이탈 판단 및 위험 범위의 이탈 판단을 계속적으로 수행한다.
여기에서, 상기 경고/위험 범위 설정부(450)에서 상기 경고 범위 또는 상기 위험 범위를 설정하는 방법과, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부(460)에서 선박이 상기 경고 범위 또는 상기 위험 범위를 이탈하였는지를 판단하는 방법에 관하여는 도 3f 내지 도 3i와 관련된 설명에서 자세히 설명하였으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
즉, 본 발명에 따른 선박의 항로 이탈 방지 장치(400)는, 1차 및 2차에 걸쳐 선박 운행자에게 항로 이탈의 가능성을 미리 알려주어 선박 운행자로 하여금 선박이 항로 범위를 이탈하지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 선박의 이로를 방지하여 항로 이탈로 인한 해양 사고를 예방할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.
A, B : 이전 경유 노드, 다음 경유 노드
LA, LB : 이전 경유 노드의 기준선, 다음 경유 노드의 기준선
R : 기준선의 기준 좌표
S : 선박의 좌표
Pa1, Pa2 : 제1, 2 범위 좌표
Pb1, Pb2 : 제3, 4 범위 좌표
L1, L2 : 제1 경계선
Q1, Q2 : 제1, 2 경계선의 제1, 2 경계 좌표
400 : 선박의 항로 이탈 방지 장치
410 : 입력부
420 : GPS 수신부
430 : 선박 위치 설정부
440 : 선박 경유 구간 설정부
450 : 경고/위험 범위 설정부
460 : 경고/위험 범위 이탈 판단부

Claims (24)

  1. (a) 선박 운행자에 의해 항로와, 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있는 상태임을 1차로 경고하기 위한 경고 거리 및 선박이 항로를 이탈할 위험성이 있는 상태임을 2차로 경고하기 위한 위험 거리가 설정되는 단계;
    (b) 선박의 위치와 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드를 기초로 선박의 현재 경유 구간을 설정하는 단계;
    (c) 선박의 현재 경유 구간 및 상기 경고 거리를 기초로 경고 범위를 설정하고, 선박이 상기 경고 범위를 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 경고 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알리는 단계;
    (d) 선박이 상기 경고 범위를 이탈한 경우, 선박의 현재 경유 구간 및 상기 위험 거리를 기초로 위험 범위를 설정하고, 선박이 상기 위험 범위를 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 위험 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 단계; 및
    (e) 선박이 목적 항구에 도착할 때까지 상기 경고 범위의 이탈 및 상기 위험 범위의 이탈 판단을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 (c) 단계에서, 상기 경고 범위의 이탈 판단시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 경고 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정하고, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 제1, 2 경계선을 설정한 후, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알리는 단계를 더 포함하고,
    상기 (d) 단계에서, 상기 위험 범위의 이탈 판단시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 위험 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정하고, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 제1, 2 경계선을 설정한 후, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여, 선박이 상기 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 위험 거리는 상기 경고 거리 보다 더 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    (b1) 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 상기 GPS 신호에 포함된 데이터를 기초로 선박의 위치를 설정하는 단계;
    (b2) 선박의 위치를 기초로 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드를 설정하는 단계;
    (b3) 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지났는지를 판단하는 단계; 및
    (b4) 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단되면, 상기 이전 경유 노드 및 상기 다음 경유 노드 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 (b3) 단계에서,
    상기 이전 경유 노드 및 상기 다음 경유 노드의 좌표값을 기초로 다음의 <식 1>에 의해 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)를 구하는 제1 단계; 및
    <식 1>
    θ = tan-1 (Yb - Ya)/(Xb - Xa)
    (여기에서, Xa, Ya는 이전 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값이고, Xb, Yb는 다음 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값임)
    상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)를 기초로 선박의 진행 방향에 따라 상기 기준선의 기준 좌표를 설정하고, 선박의 좌표와 상기 기준 좌표를 비교하여 선박의 X축 좌표값이 상기 기준 좌표의 X축 좌표값 보다 작거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값 보다 작거나 같은 경우, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 제2 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제2 단계에서,
    선박이 X축을 따라 직진으로 이동하여 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 90°또는 θ = 270°인 경우, 상기 다음 경유 노드의 X축 좌표값을 상기 기준 좌표의 X축 좌표값으로 설정하고, 선박의 X축 좌표값이 상기 기준 좌표의 X축 좌표값 보다 작거나 같으면 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 단계; 및
    선박이 Y축을 따라 직진으로 이동하여 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 180°또는 θ = 360°인 경우, 상기 다음 경유 노드의 Y축 좌표값을 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값으로 설정하고, 선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값 보다 작거나 같으면 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제2 단계에서,
    선박이 X축 및 Y축에 대하여 소정 각도를 가지면서 이동하여 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 0°＜θ＜90°, 90°＜θ＜180°, 180°＜θ＜270°, 270°＜θ＜360°인 경우, 다음의 <식 2>에 의해 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값(YL)을 구하고,
    <식 2>
    Figure 112011036763641-pat00007

    (여기에서, Xa, Ya는 이전 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값이고, Xb, Yb는 다음 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값이며, XS 는 선박의 X축 좌표값임)
    선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값(YL) 보다 작거나 같으면, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 경고 범위의 제1, 2 경계선을 설정할 때,
    선박의 이전 경유 노드의 기준선상에서 상기 이전 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표를 설정하고, 선박의 다음 경유 노드의 기준선상에서 상기 다음 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표를 설정하는 단계; 및
    선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제1 경계선으로 설정하고, 상기 제1, 2 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제2 경계선으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
    상기 위험 범위의 제1, 2 경계선을 설정할 때,
    선박의 이전 경유 노드의 기준선상에서 상기 이전 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 위험 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표를 설정하고, 선박의 다음 경유 노드의 기준선상에서 상기 다음 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 위험 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표를 설정하는 단계; 및
    선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제1 경계선으로 설정하고, 상기 제1, 2 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제2 경계선으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 (c) 단계 또는 상기 (d) 단계에서,
    선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때,
    선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 경계선의 제1, 2 경계 좌표를 각각 설정한 후,
    선박의 X축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고,
    선박의 X축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 (c) 단계 또는 상기 (d) 단계에서,
    선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때,
    선박이 X축을 따라 직진으로 이동하여 선박의 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 90°또는 θ = 270°인 경우,
    상기 제3 범위 좌표의 X축 좌표값을 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값으로 설정하고, 상기 제4 범위 좌표의 X축 좌표값을 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값으로 설정한 후,
    선박의 X축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같으면, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 X축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같으면 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 단계; 및
    선박이 Y축을 따라 직진으로 이동하여 선박의 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 180°또는 θ = 360°인 경우,
    상기 제3 범위 좌표의 Y축 좌표값을 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값으로 설정하고, 상기 제4 범위 좌표의 Y축 좌표값을 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값으로 설정한 후,
    선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같으면 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같으면 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 (c) 단계 또는 상기 (d) 단계에서,
    선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때,
    선박이 X축 및 Y축에 대하여 소정 각도를 가지면서 이동하여 선박의 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 0°＜θ＜90°, 90°＜θ＜180°, 180°＜θ＜270°, 270°＜θ＜360°인 경우, 다음의 <식 3>에 의해 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL1)과 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL2)을 구한 후,
    <식 3>
    Figure 112012066897766-pat00024

    (여기에서, Xpa1, Ypa1은 제1 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, Xpa2, Ypa2은 제2 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, Xpb1, Ypb1은 제3 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, Xpb2, Ypb2은 제4 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, XS 는 선박의 X축 좌표값임)
    선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL1) 보다 크거나 같으면, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL2) 보다 크거나 같으면, 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 방법.
  14. 선박 운행자로부터 항로와, 선박이 항로를 이탈할 가능성이 있는 상태임을 1차로 경고하기 위한 경고 거리 및 선박이 항로를 이탈할 위험성이 있는 상태임을 2차로 경고하기 위한 위험 거리를 입력받는 입력부;
    인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부;
    상기 GPS 신호에 포함된 데이터를 기초로 선박의 위치를 설정하는 선박 위치 설정부;
    선박의 위치와 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드를 기초로 선박의 현재 경유 구간을 설정하는 선박 경유 구간 설정부;
    선박의 현재 경유 구간과 상기 경고 거리를 기초로 경고 범위를 설정하고, 선박의 현재 경유 구간과 상기 위험 거리를 기초로 위험 범위를 설정하는 경고/위험 범위 설정부; 및
    목적 항구에 도착할 때까지 선박이 상기 경고 범위를 이탈하였는지를 판단하여 상기 경고 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알린 다음, 선박이 상기 위험 범위를 이탈하였는지를 판단하여 상기 위험 범위를 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 경고/위험 범위 이탈 판단부를 포함하고,
    상기 경고/위험 범위 설정부는, 상기 경고 범위 설정시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 경고 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정한 후, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 경고 범위의 이탈을 판단하기 위한 제1, 2 경계선을 설정하고, 상기 위험 범위 설정시, 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드의 위치와 상기 위험 거리를 기초로 4개의 범위 좌표를 설정한 후, 선박의 진행 방향에 따라 상기 4개의 범위 좌표를 기초로 위험 범위의 이탈을 판단하기 위한 제1, 2 경계선을 설정하며,
    상기 경고/위험 범위 이탈 판단부는, 상기 경고 범위 이탈 판단시, 선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여 선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 경고 범위 이탈 사실을 알리고, 상기 위험 범위 이탈 판단시, 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단하여 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈한 것으로 판단되면 선박 운행자에게 위험 범위 이탈 사실을 알리는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 위험 거리는 상기 경고 거리 보다 더 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 선박 경유 구간 설정부는,
    선박의 위치를 기초로 선박의 이전 경유 노드 및 다음 경유 노드를 설정하고, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지났는지를 판단하여, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단되면 상기 이전 경유 노드 및 상기 다음 경유 노드 사이의 경유 구간을 선박의 현재 경유 구간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 선박 경유 구간 설정부는,
    상기 이전 경유 노드 및 상기 다음 경유 노드의 좌표값을 기초로 다음의 <식 1>에 의해 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)를 구하고,
    <식 1>
    θ = tan-1 (Yb - Ya)/(Xb - Xa)
    (여기에서, Xa, Ya는 이전 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값이고, Xb, Yb는 다음 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값임)
    상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)를 기초로 선박의 진행 방향에 따라 상기 기준선의 기준 좌표를 설정한 다음, 선박의 좌표와 상기 기준 좌표를 비교하여 선박의 X축 좌표값이 상기 기준 좌표의 X축 좌표값 보다 작거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값 보다 작거나 같은 경우, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 선박 경유 구간 설정부는,
    선박이 X축을 따라 직진으로 이동하여 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 90°또는 θ = 270°인 경우, 상기 다음 경유 노드의 X축 좌표값을 상기 기준 좌표의 X축 좌표값으로 설정한 다음, 선박의 X축 좌표값이 상기 기준 좌표의 X축 좌표값 보다 작거나 같으면 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하고,
    선박이 Y축을 따라 직진으로 이동하여 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 180°또는 θ = 360°인 경우, 상기 다음 경유 노드의 Y축 좌표값을 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값으로 설정한 다음, 선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값 보다 작거나 같으면 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 선박 경유 구간 설정부는,
    선박이 X축 및 Y축에 대하여 소정 각도를 가지면서 이동하여 상기 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 0°＜θ＜90°, 90°＜θ＜180°, 180°＜θ＜270°, 270°＜θ＜360°인 경우, 다음의 <식 2>에 의해 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값(YL)을 구한 다음,
    <식 2>
    Figure 112012066897766-pat00025

    (여기에서, Xa, Ya는 이전 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값이고, Xb, Yb는 다음 경유 노드의 X축 및 Y축 좌표값이며, XS 는 선박의 X축 좌표값임)
    선박의 Y축 좌표값이 상기 기준 좌표의 Y축 좌표값(YL) 보다 작거나 같으면, 선박이 상기 다음 경유 노드의 기준선을 지나지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  20. 제 14항에 있어서, 상기 경고/위험 범위 설정부는,
    상기 경고 범위의 제1, 2 경계선을 설정할 때,
    선박의 이전 경유 노드의 기준선상에서 상기 이전 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표를 설정하고, 선박의 다음 경유 노드의 기준선상에서 상기 다음 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 경고 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표를 설정한 다음, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제1 경계선으로 설정하고, 상기 제1, 2 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제2 경계선으로 설정하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  21. 제 14항에 있어서, 상기 경고/위험 범위 설정부는,
    상기 위험 범위의 제1, 2 경계선을 설정할 때,
    선박의 이전 경유 노드의 기준선상에서 상기 이전 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 위험 거리만큼 떨어진 위치에 제1, 2 범위 좌표를 설정하고, 선박의 다음 경유 노드의 기준선상에서 상기 다음 경유 노드의 위치를 기준으로 상기 위험 거리만큼 떨어진 위치에 제3, 4 범위 좌표를 설정한 다음, 선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제1 경계선으로 설정하고, 상기 제1, 2 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표와 상기 제3, 4 범위 좌표 중 다른 하나의 범위 좌표를 연결하는 직선 선분을 제2 경계선으로 설정하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부는,
    선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때,
    선박의 진행 방향에 따라 상기 제1, 2 경계선의 제1, 2 경계 좌표를 각각 설정한 후,
    선박의 X축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하며,
    선박의 X축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 또는 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같은 경우, 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부는,
    선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때,
    선박이 X축을 따라 직진으로 이동하여 선박의 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 90°또는 θ = 270°인 경우,
    상기 제3 범위 좌표의 X축 좌표값을 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값으로 설정하고, 상기 제4 범위 좌표의 X축 좌표값을 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값으로 설정한 후,
    선박의 X축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같으면, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 X축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 X축 좌표값 보다 크거나 같으면 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하며,
    선박이 Y축을 따라 직진으로 이동하여 선박의 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 θ = 180°또는 θ = 360°인 경우,
    상기 제3 범위 좌표의 Y축 좌표값을 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값으로 설정하고, 상기 제4 범위 좌표의 Y축 좌표값을 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값으로 설정한 후,
    선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같으면 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값 보다 크거나 같으면 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 경고/위험 범위 이탈 판단부는,
    선박이 상기 경고 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때, 또는 선박이 상기 위험 범위의 제1, 2 경계선 중 어느 하나의 경계선을 이탈하였는지를 판단할 때,
    선박이 X축 및 Y축에 대하여 소정 각도를 가지면서 이동하여 선박의 다음 경유 노드의 기준선의 기울기(θ)가 0°＜θ＜90°, 90°＜θ＜180°, 180°＜θ＜270°, 270°＜θ＜360°인 경우, 다음의 <식 3>에 의해 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL1)과 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL2)을 구한 다음,
    <식 3>
    Figure 112012066897766-pat00026

    (여기에서, Xpa1, Ypa1은 제1 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, Xpa2, Ypa2은 제2 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, Xpb1, Ypb1은 제3 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, Xpb2, Ypb2은 제4 범위 좌표의 X축 및 Y축 좌표값, XS 는 선박의 X축 좌표값임)
    선박의 Y축 좌표값이 상기 제1 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL1) 보다 크거나 같으면, 선박이 상기 제1 경계선을 이탈한 것으로 판단하고, 선박의 Y축 좌표값이 상기 제2 경계 좌표의 Y축 좌표값(YL2) 보다 크거나 같으면, 선박이 상기 제2 경계선을 이탈한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전한 항해를 위한 선박의 항로 이탈 방지 장치.
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