KR101531593B1 - 3ｄ 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치에 관한 것으로서, 해상교통관제를 수행하기 위해 통항하는 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 AIS 정보와 기 설정된 영역을 레이더 스캐닝하여 생성된 레이더 이미지를 수신하는 메인수신부, AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 분석하여 실제선박을 일정한 비율로 축소한 축소선박정보를 생성하고, 레이더 이미지를 입력받아 선박의 침로, 위치 및 속도를 분석하여 레이더 선박정보를 생성하는 선박정보 메인제어부 및 선박정보 메인제어부로부터 축소선박정보와 레이더 선박정보를 제공받아 평면형상 또는 입체형상으로 화면상에 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

3Ｄ 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치{3D model-based marine traffic control device}

본 발명은 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제선박의 크기를 일정한 비율로 축소한 축소선박을 3D 모델로 디스플레이하여 효율적으로 관제 작업을 수행할 수 있는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 선박자동식별장치로부터 전송된 AIS 정보에 기초하여 마킹된 AIS 심벌과 레이더 사이트에서 일정영역이 스캐닝되어 생성된 레이더 이미지에 의해 마킹된 레이더 물표 심벌로는 실제 선박의 크기를 예측하기가 매우 곤란하기 때문에 관제 작업을 수행하는데 많은 어려움이 있었다.

예를 들어, 실제 선박의 크기를 예측하기 어렵기 때문에 해상교통을 관제하는 관제사에게 관제 혼란을 일으킬 우려가 있으며 이는 곧 해상 사고를 불러올 수 있는 중대한 위험이 있어 왔다.

선행기술문헌인 대한민국등록특허공보 KR10-1298925

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 실제선박의 크기를 일정한 비율로 축소한 축소선박을 3D 모델로 디스플레이하여 실제선박의 크기를 용이하게 예측할 수 있기 때문에 해상교통을 관제하는 관제사에게 관제 혼란을 해결할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 해상교통관제를 수행하기 위해 통항하는 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 AIS 정보와 기 설정된 영역을 레이더 스캐닝하여 생성된 레이더 이미지를 수신하는 메인수신부, AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 분석하여 실제선박을 일정한 비율로 축소한 축소선박정보를 생성하고, 레이더 이미지를 입력받아 선박의 침로, 위치 및 속도를 분석하여 레이더 선박정보를 생성하는 선박정보 메인제어부 및 선박정보 메인제어부로부터 축소선박정보와 레이더 선박정보를 제공받아 평면형상 또는 입체형상으로 화면상에 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.

또한, 선박정보 메인제어부는 유무선을 이용하여 외부로부터 선박에 대한 모든 정보를 제공받아 선박의 크기별로 분류하고, 분류된 선박의 크기를 복수 개의 등급별로 나누면서 이미지선박정보로 변환하여 저장하는 등급저장부, AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 일정한 비율로 축소하여 생성한 축소선박을 선박의 크기와 대응되도록 분류하면서 축소선박정보를 생성하는 선박축소부, 선박축소부로터 생성된 축소선박정보를 등급저장부에 저장된 이미지선박정보와 비교하면서 축소선박정보를 이미지선박정보에 따라 등급을 선택하는 등급선택부 및 등급선택부에서 선택된 축소선박정보를 디스플레이부에서 평면영상 또는 3D 모델로 디스플레이되도록 변환하는 영상변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 선박정보 메인제어부는 레이더 이미지를 입력받아 선박의 침로와 위치를 분석하고, 실제선박의 최고 속도와 실제선박의 현재 속도를 분석하여 레이더 선박정보를 생성하는 레이더정보생성부와 실제선박의 위치에 실제선박의 최고 속도와 실제선박의 현재 속도를 결합하여 원형 형상의 안전거리를 설정하고 설정된 원형 형상의 안전거리를 디스플레이부에 제공하는 안전거리생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 안전거리생성부는 실제선박의 현재위치에서 실제선박의 최고 속도를 기준으로 원형 형상의 제1 안전거리를 설정하고, 실제선박의 현재위치에서 실제선박의 현재 속도를 기준으로 원형 형상의 제2 안전거리를 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 선박정보 메인제어부는 제1 안전거리 내에 다른 선박 또는 장애물이 체크되면 주의신호를 출력하고, 제2 안전거리 내에 다른 선박 또는 장애물이 체크되면 주의신호보다 강력한 경고신호를 출력하는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 선박정보 메인제어부는 알림부로부터 주의신호 또는 경고신호가 출력되면 디스플레이부에서 디스플레이되는 3D 모델을 평면영상으로 변환하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 실제선박의 크기를 일정한 비율로 축소한 축소선박을 3D 모델로 디스플레이하여 실제선박의 크기를 용이하게 예측함으로써, 관제사가 원활한 해상 교통 관제를 수행할 수 있어 해상 사고의 위험을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치에서 디스플레이되는 3D 모델도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치에서 디스플레이되는 평면영상도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시 예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시 예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

해상을 통항하는 물표가 포함된 일정 영역의 레이더 스캔 이미지를 각각 생성할 수 있는 레이더 사이트는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치로부터 대략 20km 거리에 떨어져 있을 수 있으며, 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치는 해상을 통항하는 물표(일예로서 선박)의 해상 교통정리를 수행한다. 이하에서는 본 발명에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치의 구성 및 기능에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)는 메인수신부(110), 선박정보 메인제어부(130) 및 디스플레이부(150)를 포함하여 구성된다.

메인수신부(110)는 해상교통관제를 수행하기 위해 통항하는 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 AIS 정보와 기 설정된 영역을 레이더 스캐닝하여 생성된 레이더 이미지를 수신한다. 이러한 메인수신부(110)는 해상교통관제를 수행하기 위해 통항하는 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 AIS 정보를 수신하는 제1 수신부(111)와 기 설정된 영역을 레이더 스캐닝하여 생성된 레이더 이미지를 수신하는 제2 수신부(113)를 포함할 수 있다.

선박정보 메인제어부(130)는 AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 분석하여 실제선박을 일정한 비율로 축소한 축소선박정보를 생성하고, 레이더 이미지를 입력받아 선박의 침로, 위치 및 속도를 분석하여 레이더 선박정보를 생성한다. 이러한 선박정보 메인제어부(130)는 등급저장부(131), 선박축소부(132), 등급선택부(133), 영상변환부(134), 레이더정보생성부(135), 안전거리생성부(136) 및 알림부(137)를 포함할 수 있다.

등급저장부(131)는 유무선을 이용하여 외부로부터 선박에 대한 모든 정보를 제공받아 선박의 크기별로 분류하고, 분류된 선박의 크기를 복수 개의 등급별로 나누면서 이미지선박정보로 변환하여 저장한다. 이러한 등급저장부(131)는 분류된 선박의 크기를 기준으로 복수 개의 등급으로 나눌 수 있다. 예를 들어, 100톤 이상이면 A등급, 50톤 이상 100톤 미만이면 B등급, 50톤 미만이면 C등급으로 나눌 수 있으며, 더 세세하게 나눌 수 있다.

선박축소부(132)는 AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 일정한 비율로 축소하여 생성한 축소선박을 선박의 크기와 대응되도록 분류하면서 축소선박정보를 생성한다. 이러한 선박축소부(132)는 AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 제공받아 일정한 비율로 축소하고, 축소하여 생성된 축소선박에 대한 정보를 선박의 크기와 대응되도록 분류하면서 축소선박정보를 생성할 수 있다.

등급선택부(133)은 선박축소부(132)로터 생성된 축소선박정보를 등급저장부(131)에 저장된 이미지선박정보와 비교하면서 축소선박정보를 이미지선박정보에 따라 등급을 선택한다.

영상변환부(134)는 등급선택부(133)에서 선택된 축소선박정보를 디스플레이부(150)에서 평면영상 또는 3D 모델로 디스플레이되도록 변환한다.

레이더정보생성부(135)는 레이더 이미지를 입력받아 선박의 침로와 위치를 분석하고, 실제선박의 최고 속도와 실제선박의 현재 속도를 분석하여 레이더 선박정보를 생성한다.

안전거리생성부(136)는 실제선박의 위치에 실제선박의 최고 속도와 실제선박의 현재 속도를 결합하여 원형 형상의 안전거리를 설정하고 설정된 원형 형상의 안전거리를 디스플레이부(150)에 제공한다. 이러한 안전거리생성부(136)는 실제선박의 현재위치에서 실제선박의 최고 속도를 기준으로 원형 형상의 제1 안전거리를 설정하고, 실제선박의 현재위치에서 실제선박의 현재 속도를 기준으로 원형 형상의 제2 안전거리를 설정할 수 있다.

알림부(137)는 제1 안전거리 내에 다른 선박 또는 장애물이 체크되면 주의신호를 출력하고, 제2 안전거리 내에 다른 선박 또는 장애물이 체크되면 주의신호보다 강력한 경고신호를 출력한다.

이러한 알림부(137)는 자선이 위치한 곳에서 반경 제1 안전거리 또는 제2 안전거리 내에 인접 해역 또 다른 선박이 존재하는지 여부를 확인하고, 제1 안전거리 이내에 인접 해역 또 다른 선박이 존재하면 주의신호를 제2 안전거리 이내에 인접 해역 또 다른 선박이 존재하면 경고신호를 출력하여 관제사가 인지할 수 있도록 한다. 이때, 알림부(137)는 관제사가 더욱 빠르고 정확하게 인지할 수 있도록 소정의 소리를 출력하거나 디스플레이부(150)에 빨간색 화면이 깜빡거리도록 출력할 수 있다. 이때 알림부(137)는 여기에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수단으로 주의신호 또는 경고신호를 관제사에게 빠르고 정확하게 인지시킬 수 있다.

디스플레이부(150)는 선박정보 메인제어부(130)로부터 축소선박정보와 레이더 선박정보를 제공받아 평면형상 또는 입체형상으로 화면상에 디스플레이한다. 이러한 디스플레이부(150)는 화면상에 실제선박을 일정한 비율로 축소한 축소선박을 평면영상 또는 3D 모델로 디스플레이할 수 있다.

이때 알림부(137)로부터 주의신호 또는 경고신호가 출력되면, 선박정보 메인제어부(130)는 디스플레이부(150)에서 디스플레이되는 3D 모델을 평면영상으로 변환하도록 제어할 수 있다. 즉, 알림부(137)로부터 주의신호 또는 경고신호가 출력되면, 운행 중인 실제선박에 충돌위험이 감지된 상황이기 때문에 주변상황을 보다 폭넓게 확인할 수 있는 평면영상으로 디스플레이되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 디스플레이부(150)에서 3D 모델이 디스플레이되는 경우 강제적으로 평면영상으로 변환하여 안전사고를 예방할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 메인수신부(110), 선박정보 메인제어부(130)(130)및 디스플레이부(150)는 설명의 편의를 위하여 그 기능을 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 기능이 통합되어 하나의 컴퓨터 또는 장치에 의해 구현될 수도 있을 것이다.

또한, 상술한 레이더 스캔 이미지는 메인수신부(110)를 통해 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)의 GIS 정보와 중첩되어 관제사에게 표시될 수 있다.

한편, 도시되지 않았지만 레이더 사이트에는 레이더 외에 통항하는 선박의 정보를 탐지할 수 있는 초단파 방향탐지기 시스템(VHF/DF), 기상센서, 씨씨티브 시스템, 선박자동식별장치(AIS), 초단파 시스템(VHF)이 추가적으로 구성될 수 있다.

다만, 상술한 각 구성요소는 레이더 사이트에 통합되어 설치되거나 또는 각 구성요소의 사이트에 독립되어 설치될 수도 있다. 각각의 구성요소에 대한 기능을 살펴보면, 초단파 방향탐지기 시스템은 관제사의 본 발명의 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)의 디스플레이부(150)인 전자 해도상에 선박의 방향 표시선을 그릴 수 있도록 이에 필요한 통신 선박의 주파수와 방향정보(방위각)를 획득할 수 있다.

이러한 주파수와 방위정보의 일예로서 NMEA 0183 포맷으로 출력할 수 있으며 이 데이터를 가공하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)에 전송함으로써 전자 해도상에 표시할 수 있다. 이때 통신 선박의 주파수는 Hz 단위로 표시하고 방위각은 도 단위로 표시한다. 상술한 통항 선박의 주파수와 방향정보는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)를 수행하는데 필요한 선박정보가 될 수 있다.

기상센서는 기상센서가 설치된 장소의 풍속, 풍향, 기온, 기압, 또는 습도에 대한 기상정보를 수집하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)에 전송한다. 이러한 정보는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)의 디스플레이부(150)에 표시되어 관제사가 항상 볼 수 있도록 숫자 데이터 또는 그래프의 형태로 표시하는 것이 바람직하다.

기상센서를 구성하기 위해 풍향 풍속계, 기압계, 온도계, 및 습도계를 사용하여 구현가능하며 기상을 관찰하기 위한 최적의 위치에 분리하여 설치하는 것이 바람직하다. 이때 풍향 및 풍속 데이터의 경우 NMEA 포맷으로 제공되며, 기온, 기압, 및 습도 정보는 4 ~ 20mA의 전류로 측정된다. 따라서 아날로그-디지털 컨버터를 사용하여 디지털화된 기온, 기압, 및 습도를 알 수 있다.

씨씨티브 시스템은 항만 또는 연안의 해상 영상을 촬영하여 이를 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)에 전송함으로써 선박의 추적, 식별, 확인 등 해상의 실시간 교통정보 및 선박의 항행정보를 지속적으로 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)가 제어할 수 있도록 한다.

따라서, 레이더 또는 선박 자동식별장치가 식별하기 어려운 선박의 불법적인 운항, 정박, 또는 접안 등의 해상상황을 실시간으로 시각을 통해 확인함으로써 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)의 운영자가 해상교통을 쉽게 관제할 수 있다.

씨씨티브 시스템은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)의 관제사가 필요한 해상상황을 보기 위해 원격으로 제어되고 또한 줌 및 팬/틸트 기능을 수행할 수 있는 것이 바람직하다. 씨씨티브 시스템은 관제사에 의해 선택된 특정 선박에 대한 데이터를 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)로부터 입력받아 이를 추적할 수 있게 된다.

선박 자동식별장치는 선박용 AIS 시스템의 정보와 선박의 위치정보, 선박의 이름, 선박의 항로 등을 통항 선박으로부터 수신하여 이를 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치(100)에 전송한다. 선박 자동식별장치는 정적 데이터, 동적 데이터, 항해관련 데이터 등을 수신받으며 이외에 짧은 안전 메시지 또는 자유 메시지를 수신받을 수 있다.

정적 데이터는 MMSI(해상이동 서비스 식별부호), 이용가능한 경우 IMO 번호, 호출 부호, 선박의 이름, 선박의 길이/폭, 선박의 형태, 선박에서 GPS 안테나의 위치에 관한 정보이다.

동적 데이터는 선박의 위치, UTC(시각정보), 대지방향(COG), 대지속력(SOG), 선수방위, 항해 상태, 회두각에 관한 정보이다. 항해관련 데이터는 선박 홀수, 위험 화물(형태), 목적지 및 ETA에 관한 정보이다. 선박 자동식별장치는 관제사가 관제 중 선박과 정보교환을 위해 선박용 트랜스폰더를 구비하고 또한 텍스트 메시지를 송/수신할 수 있는 것이 바람직하다.

초단파 시스템은 무선 기술을 기반으로 하여 선박의 교통 상황 정보를 음성으로 통화함으로써 항해자와 운영자 간의 정보를 공유할 수 있다. 즉, 음성으로 운영자와 항해자가 선박에 관한 정보를 공유할 수도 있고, 한편으로는 통항 선박의 해역에서 발생하는 여러 가지 상황에 대한 해상정보를 공유할 수도 있다.

이상, 본 발명의 일실시 예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

110: 메인수신부 111: 제1 수신부
113: 제2 수신부 130: 선박정보 메인제어부
131: 등급저장부 132: 선박축소부
133: 등급선택부 134: 영상변환부
135: 레이더정보생성부 136: 안전거리생성부
137: 알림부 150: 디스플레이부

Claims (6)

1. 해상교통관제를 수행하기 위해 통항하는 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 AIS 정보와 기 설정된 영역을 레이더 스캐닝하여 생성된 레이더 이미지를 수신하는 메인수신부;
   상기 AIS 정보로부터 운행 중인 실제선박의 길이와 폭을 분석하여 실제선박을 일정한 비율로 축소한 축소선박정보를 생성하고, 상기 레이더 이미지를 입력받아 선박의 침로, 위치 및 속도를 분석하여 레이더 선박정보를 생성하는 선박정보 메인제어부; 및
   상기 선박정보 메인제어부로부터 상기 축소선박정보와 상기 레이더 선박정보를 제공받아 평면형상 또는 입체형상으로 화면상에 디스플레이하는 디스플레이부; 를 포함하며,
   상기 선박정보 메인제어부는,
   유선 또는 무선을 이용하여 외부로부터 선박에 대한 정보를 제공받아 선박의 크기별로 분류하고, 분류된 상기 선박의 크기를 복수 개의 등급별로 나누면서 이미지선박정보로 변환하여 저장하는 등급저장부;
   상기 AIS 정보로부터 운행 중인 상기 실제선박의 길이와 폭을 일정한 비율로 축소하여 생성한 축소선박을 상기 선박의 크기와 대응되도록 분류하면서 상기 축소선박정보를 생성하는 선박축소부;
   상기 선박축소부로터 생성된 상기 축소선박정보를 상기 등급저장부에 저장된 상기 이미지선박정보와 비교하면서 상기 축소선박정보를 상기 이미지선박정보에 따라 등급을 선택하는 등급선택부; 및
   상기 등급선택부에서 선택된 상기 축소선박정보를 상기 디스플레이부에서 평면영상 또는 3D 모델로 디스플레이되도록 변환하는 영상변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치.
   
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 선박정보 메인제어부는
   상기 레이더 이미지를 입력받아 상기 선박의 침로와 위치를 분석하고, 상기 실제선박의 최고 속도와 상기 실제선박의 현재 속도를 분석하여 상기 레이더 선박정보를 생성하는 레이더정보생성부;와
   상기 실제선박의 위치에 상기 실제선박의 최고 속도와 상기 실제선박의 현재 속도를 결합하여 원형 형상의 안전거리를 설정하고 설정된 상기 원형 형상의 안전거리를 상기 디스플레이부에 제공하는 안전거리생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 안전거리생성부는
   상기 실제선박의 현재위치에서 상기 실제선박의 최고 속도를 기준으로 원형 형상의 제1 안전거리를 설정하고, 상기 실제선박의 현재위치에서 상기 실제선박의 현재 속도를 기준으로 원형 형상의 제2 안전거리를 설정하는 것을 특징으로 하는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 선박정보 메인제어부는
   상기 제1 안전거리 내에 다른 선박 또는 장애물이 체크되면 주의신호를 출력하고, 상기 제2 안전거리 내에 다른 선박 또는 장애물이 체크되면 상기 주의신호보다 강력한 경고신호를 출력하는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 선박정보 메인제어부는 상기 알림부로부터 상기 주의신호 또는 상기 경고신호가 출력되면 상기 디스플레이부에서 디스플레이되는 상기 3D 모델을 상기 평면영상으로 변환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 모델을 기반으로 한 해상교통관제장치.

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