KR101658169B1 - Ｇｐｓ 교란을 고려한 교통관제 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 교통관제 방법은, 적어도 하나의 레이더로부터 타겟에 대한 레이더 정보를 획득하는 단계; 상기 타겟의 AIS(automatic identification system)로부터 상기 타겟의 AIS 정보를 획득하는 단계; GPS 교란을 탐지하는 단계; 및 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합하는 단계를 포함하고, 상기 융합하는 단계는, 상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란의 발생 여부에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＧＰＳ 교란을 고려한 교통관제 방법 및 시스템{System and apparatus for managing traffic considering GPS jamming}
본 발명은 선박 또는 항공기 등 운항체의 교통관제를 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS 교란 시에 교통관제에 혼선 및 사고의 위험을 줄이기 위한 교통관제 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이하 본 명세서에는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 운항체로서 선박을 예를 들어 설명하기로 하나, 본 발명은 선박 이외의 항공기 등 기타 운항체에도 적용될 수 있음은 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
해상에서 선박 간 충돌하는 경우는 대부분이 선박 운항자의 부주의로부터 발생되는 것으로 인식되고 있다. 그러나, 선박을 운행하는 운항자는 매시간을 집중하여 항해할 수 없는 상황이며, 운항과정에서 발생되는 제반 상황들을 일일이 확인하고 예상해서 선박을 운행하기에는 많은 어려움이 존재한다.
즉, 운항 중인 선박 간 충돌을 방지하기 위해 해당 선박들이 충돌 여부를 판단하고 대응하는 것보다는, 육상의 관제센터에서 모든 선박의 움직임을 확인하고, 이에 따른 위험상황을 예견한 뒤, 충돌 위험 가능성이 높은 경우에 이를 해당 선박들에게 알려주는 것이 훨씬 효과적인 방안이다.
따라서, 현재 국내외 주요 항구에서는 모두 해상교통관제 시스템이 설치되어 운용되고 있으며, 선박의 운항에 따른 상호 간의 충돌을 방지하기 위한 관제 시스템이 존재한다.
하지만, 종래에는 관제사가 선박의 위치가 표시된 관제 화면을 집중하여 주시하고, 자신의 근무경험을 살려 선박 상호 간의 거리 등을 확인하여 선박 간의 충돌 가능성을 예견하고, 충돌 가능성이 높다고 판단되는 경우 해당 선박들의 운항경로를 통제함으로써 교통관제를 수행하여 왔다.
그리고, 선박에서는 내부에 장착된 레이더 장치 등을 이용하여 인근 주변에 있는 선박을 식별하고, 운행 시에 이를 참고하여 운항하였다.
한편, 해양무선통신기술의 발전으로, 선박에서 자동식별시스템(Automatic Identification System, AIS)을 이용해 자신의 식별정보(예컨대, 선박명)를 포함한 선박 정보를 관제소로 전송할 수 있게 됨으로써, 관제 센터에서는 해상의 특정 위치에 존재하는 선박이 어떠한 선박인지 명확하게 파악할 수 있게 되었다. 일반적으로 관제 센터의 관제 화면에는 지도에 선박이나 항공기의 현재 위치가 표시되고 옆에 간단한 선박명 또는 항공기명이 표시된다.
즉, 선박에 구비되는 AIS는 선박의 자동 식별을 가능하게 하는 MMSI(Maritime Mobile Service Identity) 정보, 위치 정보(예컨대 위경도 좌표)와 동적 정보 등을 관제 센터로 보냄으로써 선박의 식별과 위치 파악을 쉽게 하도록 하여 관제의 효율성이 증가되도록 하고 있다.
아래 표는 이러한 AIS 정보에 포함되는 각종 정보들의 예를 나타낸다.
구 분 정보 내용 비 고
정적 정보
(선박 제원)		 ㅇ선명, IMO 번호, 호출부호
ㅇ선박의 종류
ㅇ선박의 길이·폭·너비
ㅇ안테나의 위치(선미/선수/중심선의 좌우)		 변경사항 발생시
수시로 수정 입력
동적 정보 ㅇ선박의 위치, 대지침로, 대지속력, 선수방위
ㅇ항해상태(항해, 정박 등)
ㅇ선회율(임의)
ㅇ경사각도(임의)		 선박의 항해상태에 따라
자동 입력
(수동 입력도 가능)
항해 정보 ㅇ선박의 흘수
ㅇ위험화물
ㅇ목적지 및 도착예정시간
ㅇ항로계획(임의)		 항해전 및 항해중
주기적으로 수동 입력
문자 통신 중요한 항해 또는 기상정보 포함
또한, 해상교통관제 시스템은 선박의 위치와 속도를 그 선박이 송출하는 AIS 정보로부터 파악할 뿐만 아니라, 실시간 위치 파악을 위하여 일정 주기마다 이종 센서인 레이더로부터 센싱된 결과를 수신하여 함께 이용한다.
기본적으로 레이더를 통한 타겟(target) 추적은 레이더 송수신기에 의해 수신된 불특정 다수의 물표(object) 정보를 분석하여 해당 타겟의 운동 특성을 찾아내고, 그로부터 해당 타겟에 대한 이후의 운동 상황을 지속적으로 추정해가는 것이다. 레이더를 통한 추적은 추적 오차를 포함하며, 이러한 오차를 최소화 할 수 있는 수학적 필터를 사용하게 된다. 이러한 추적은 추적 필터의 반복적인 예측과 갱신에 의한 동적 필터링 기법을 통하여 실시간으로 이루어지며 대표적으로 칼만 필터가 사용되고 있다.
이러한 타겟 추적 과정에서 계속적인 탐지를 위하여는 여러 개의 물표로부터 정확한 타겟을 선정하는 과정이 필요하다. 즉, 타겟 추적은 클러터나 잡음이 존재하는 상황에서 이루어지므로, 정확한 추적을 위해서는 현재 추적 중인 대상 타겟 이외에 그 근원이 불분명한 센서 측정치들 중에서 진짜 타겟 물표를 정확히 선별해 낼 수 있는 자료결합(Data Association) 방법이 요구된다. 자료결합 이후에는 각 타겟에 대하여 계속적으로 이어지는 트랙이 생성되며, 타겟의 개수에 따라 여러 개의 트랙이 존재하게 된다. 전형적으로, 이러한 트랙 정보는 단일 레이더가 아닌 다중의 레이더들로부터 수신되며, 다중의 레이더들에서 각각 생성된 트랙들은 상호 융합(Fusion) 과정을 거치면서 중복되는 트랙이 제거되는데, 위치에 대한 정확도가 높아지도록 융합 필터(Fusion Filter)가 사용된다.
여러 레이더들로부터 융합되는 정보는 레이더가 아닌 AIS로부터 수신되는 위경도 좌표와 다시 비동기식으로 융합된다. 해상교통관제 시스템은 이와 같이 레이더 정보와 AIS 정보를 융합함으로써 타겟의 최종 위치를 결정하고 화면에 디스플레이되도록 함으로써, 관제사는 선박의 위치나 속도를 확인하고 관제 명령을 내리게 된다.
한편, 선박의 AIS는 GPS(Global Positioning System), 예컨대 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System)로부터 수신된 신호를 바탕으로 자신의 위치를 추정한다. 따라서 GPS 신호에 전파교란(jamming)이 발생하게 되면, 위치 정보의 오류가 발생하여 관제에 혼선을 초래할 수 있다. GPS 신호는 신호 세기가 미약하므로 전파 방해에 취약하여 교란되기 매우 쉽다.
그러나 현재의 해상교통관제 시스템에서는 이러한 GPS 교란이 고려되고 있지 않다. 즉, GPS 교란이 발생하는 경우 선박은 오류가 있는 위치 정보가 포함된 AIS 정보를 송신하게 되고, 이러한 잘못된 AIS 정보가 레이더 정보와 융합되므로, 관제 시스템에 표시되는 위치에 오류가 발생하게 된다.
또한 설령 해상교통관제 시스템에서 GPS 교란이 발생하였음을 인지할 수 있는 경우라 하더라도, AIS 정보 또는 융합 정보에 오류가 발생하였는지 확인할 수 없기 때문에 관제에 혼선을 초래하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 GPS 교란이 발생하는 경우 GPS 교란을 실시간 탐지하여 관제 시스템과 관제사에 혼선을 주지 않고 안전하게 관제를 수행할 수 있도록 하는 교통관제 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 GPS 교란에 의하여 오류가 발생한 AIS 정보를 정보 융합 과정에서 필터링함으로써 관제 대상의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 하는 교통관제 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 교통관제 방법은, 적어도 하나의 레이더로부터 타겟에 대한 레이더 정보를 획득하는 단계; 상기 타겟의 AIS(automatic identification system)로부터 상기 타겟의 AIS 정보를 획득하는 단계; GPS 교란을 탐지하는 단계; 및 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합하는 단계를 포함하고, 상기 융합하는 단계는, 상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란의 발생 여부에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합하는 것을 특징으로 한다.
상기 AIS 정보는 상기 타겟의 위치 정보를 포함할 수 있다.
상기 융합하는 단계는, 기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다.
상기 융합하는 단계는, 기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다.
상기 융합하는 단계는, 기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 상기 레이더 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다.
상기 융합하는 단계는, 상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하는 경우 상기 AIS 정보는 융합하지 않을 수 있다.
상기 교통관제 방법은, 상기 AIS 정보를 융합하지 않는 경우 상기 AIS 정보를 융합하지 않음을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 교통관제 방법은, 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하는 경우 상기 타겟으로 GPS 교란을 통보하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 교통관제 시스템은, GPS 교란을 탐지하는 GPS 교란 탐지 장치; 및 적어도 하나의 레이더로부터 타겟에 대한 레이더 정보를 획득하고, 상기 타겟의 AIS(automatic identification system)로부터 상기 타겟의 AIS 정보를 획득하며, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합하는 정보 융합 처리 장치를 포함하고, 상기 정보 융합 처리 장치는 상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란의 발생 여부에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합하는 것을 특징으로 한다.
상기 정보 융합 처리 장치는, 기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다.
상기 정보 융합 처리 장치는, 기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다.
상기 정보 융합 처리 장치는, 기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 상기 레이더 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다.
상기 정보 융합 처리 장치는, 상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하는 경우 상기 AIS 정보는 융합하지 않을 수 있다.
상기 정보 융합 처리 장치는, 상기 AIS 정보를 융합하지 않는 경우, 교통관제 상황을 표시하는 관제 디스플레이 장치로 상기 AIS 정보를 융합하지 않음을 통보할 수 있다.
상기 정보 융합 처리 장치는, 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하는 경우 상기 타겟으로 GPS 교란을 통보할 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면 GPS 교란이 발생하는 경우 GPS 교란을 실시간 탐지하여 관제 시스템과 관제사에 혼선을 주지 않고 안전하게 관제를 수행하도록 할 수 있다.
또한 상기된 본 발명에 의하면, GPS 교란에 의하여 오류가 발생한 AIS 정보를 정보 융합 과정에서 필터링함으로써 관제 대상의 위치를 보다 정확하게 파악하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통관제 방법 및 시스템에 적용될 수 있는 해상교통관제 네트워크의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통관제 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 교란 탐지 장치(130), 정보 융합 처리 장치(140), 관제 디스플레이 장치(40)의 보다 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통관제 방법의 흐름도를 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통관제 방법 및 시스템에 적용될 수 있는 해상교통관제 네트워크의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 선박(10) 내에 구현되는 자동식별시스템(AIS)은 GPS를 통해 측정되는 선박의 현재위치, 침로, 속도, 선박상태 및 기타 정보를 포함한 AIS 정보를 육상의 AIS 기지국(20)을 통하여 관제 센터(30)로 전송되도록 한다. 레이더(50)는 탐지된 타겟에 대한 레이더 정보를 관제 센터(30)로 전송하고, CCTV(60)는 해상의 영상을 촬영하고 촬영된 영상 정보를 관제 센터(30)로 전송한다. 관제 센터(30)에서는 레이더 정보와 AIS 정보를 융합하여 융합 정보를 생성하고 이를 관제 센터(30)와 네트워크(예컨대, 인터넷 망)를 통해 연결된 관제 디스플레이 장치(40)로 전송한다. 관제 디스플레이 장치(40)에서는 관제 센터(30)로부터 수신한 정보를 바탕으로 교통관제 상황을 표시하고, 관제사는 이를 모니터링하여 관제를 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통관제 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 교통관제 시스템은 AIS 기지국들(20), AIS 정보 분배 장치(110), 레이더들(50), CCTV(60), 추적 장치들(120), GPS 교란 탐지 장치들(130), 정보 융합 처리 장치(140), 관제 디스플레이 장치(40)로 이루어진다.
선박(10) 내에 구현되는 AIS(11)는 AIS 기지국(20)으로 선박의 현재위치, 침로, 속도, 선박상태 및 기타 정보를 포함한 AIS 정보를 전송한다.
AIS 기지국(20)은 선박(10)으로부터 수신된 AIS 정보를 AIS 정보 분배 장치(110)로 전송한다.
AIS 정보 분배 장치(110)는 여러 AIS 기지국들로부터 수집된 AIS 정보들을 분류하고, AIS 정보를 해당 AIS 정보를 요구하는 정보 융합 처리 장치(140)로 전송한다.
레이더(50)는 선박을 탐지하고, 탐지된 선박에 대한 레이더 정보를 추적 장치(120)에 제공한다. 추적 장치(120)는 제공된 레이더 정보에 노이즈 제거를 수행하고 추적 필터와 추적 알고리즘을 적용하여 해당 선박의 트랙 정보를 생성한다. 추적 장치(120)에서 생성된 트랙 정보는 정보 융합 처리 장치(140)로 전송된다.
CCTV(60)는 해상의 영상을 촬영하고 촬영된 영상 정보를 관제 센터를 통하여 관제 디스플레이 장치(40)로 전송한다.
GPS 교란 탐지 장치(130)는 해당 지역에서 GPS 교란을 탐지하고, GPS 교란 발생 여부, 교란이 발생한 위치, 교란이 발생한 영역 등을 포함하는 GPS 교란 정보를 정보 융합 처리 장치(140)로 전송한다. GPS 교란 탐지 장치(130)는 육상 또는 해상의 곳곳에 설치될 수 있고, 레이더나 AIS 기지국에 설치되거나 선박에 설치될 수도 있다.
정보 융합 처리 장치(140)는 전술한 관제 센터(30)에 구비된다. 정보 융합 처리 장치(140)는 수집된 각종 정보들을 소정의 정보 융합 처리 방식을 이용하여 융합한다. 즉, 정보 융합 처리 장치(140)는 레이더(50)와 추적 장치(120)로부터 레이더 정보(구체적으로는, 트랙 정보)를 획득하고, AIS(11)로부터 AIS 정보를 획득하고, 레이더 정보와 AIS 정보를 융합하여 선박의 현재 위치와 속도를 산출한다. 산출된 선박의 현재 위치와 속도 정보는 관제 디스플레이 장치(40)로 전송되고, 관제 디스플레이 장치(40)는 이를 관제사가 확인할 수 있도록 화면 상에 표시한다. 또한, 관제 디스플레이 장치(40)는 CCTV(60)로부터 제공되는 영상 정보도 표시한다.
본 발명의 실시예에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 상기 GPS 교란 탐지 장치(130)로부터 제공되는 GPS 교란 정보에 따라 AIS 정보를 선택적으로 융합한다. 예컨대, 정보 융합 처리 장치(140)는 GPS 교란 정보를 통하여 어떤 선박의 위치에서 GPS 교란이 발생한 것으로 확인되면, 해당 선박에 대하여는 AIS 정보를 제외한 레이더 정보들만을 융합하여 위치와 속도를 산출한다.
보다 구체적으로, 정보 융합 처리 장치(140)는 가장 최근에 파악된 선박의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하고, 선박의 위치가 해당 영역에 포함되거나 해당 영역으로부터 일정 거리 이내인 경우에는 AIS 정보를 제외하고 수집된 정보들을 융합한다.
나아가, 정보 융합 처리 장치(140)는 선박의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역의 비교 결과와 더불어, 획득된 AIS 정보에 대한 검증을 수행하여, 검증 결과를 토대로 해당 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다. 즉, 해당 지역에서 GPS 교란이 발생한 경우, AIS 정보에 실질적으로 오류가 발생하였는지 여부를 판단하여, AIS 정보에 실질적으로 오류가 발생한 경우에 해당 AIS 정보를 융합하지 않는 것이다.
예컨대, 정보 융합 처리 장치(140)는 현재 획득된 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교한 결과에 따라 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다. 구체적으로, 정보 융합 처리 장치(140)는 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 이전 AIS의 위치 정보의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우에 해당 AIS 정보에 오류가 발생한 것으로 판단하고, 해당 AIS 정보를 융합하지 않는다.
다른 예로, 정보 융합 처리 장치(140)는 AIS로부터 획득된 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보의 비교 결과에 따라 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수 있다. 구체적으로, 정보 융합 처리 장치(140)는 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보가 일정 범위를 벗어나는 경우에 해당 AIS 정보에 오류가 발생한 것으로 판단하고, 해당 AIS 정보를 융합하지 않는다.
나아가, 정보 융합 처리 장치(140)는, 현재 획득된 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교한 결과, 그리고 AIS로부터 획득된 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보의 비교 결과를 종합하여 그에 따라 AIS 정보를 선택적으로 융합할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 GPS 교란 탐지 장치(130)로부터 GPS 교란이 발생하였음을 통보받는 경우, GPS 교란 정보를 관제 디스플레이 장치(40)에 제공하여 줄 수 있다. 그러면 관제 디스플레이 장치(40)는 GPS 교란의 발생을 표시하여 이를 관제사가 확인할 수 있도록 한다. 나아가, 관제 디스플레이 장치(40)는 GPS 교란이 발생한 영역을 표시할 수 있다.
또한, 정보 융합 처리 장치(140)는 GPS 교란 탐지 장치(130)로부터 GPS 교란이 발생하였음을 통보받는 경우, GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내에 있는 선박들에게 해당 위치에서 GPS 교란이 발생하였음을 통보할 수 있다. GPS 교란 탐지 장치(130)의 탐지 결과 GPS 교란이 사라지는 경우, 정보 융합 처리 장치(140)는 이것 역시 해당 선박들에게 통보한다. GPS 교란이 발생하였음이 통지된 선박의 AIS는 자신의 AIS 정보를 GPS 교란이 사라질 때까지 송출하지 않는 것으로 설정될 수 있다.
도 3은 전술한 GPS 교란 탐지 장치(130), 정보 융합 처리 장치(140), 관제 디스플레이 장치(40)의 보다 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
GPS 교란 탐지 장치(130)는 주파수 변환기(131), 신호 처리부(132), 교란 판단부(133), 교란 영역 검출부(134)를 포함한다.
GPS 교란 탐지 장치(130)의 안테나는 GPS 대역, 즉 L1 및 L2 주파수 대역의 신호를 수신한다. 도시되지는 않았으나, GPS 교란 탐지 장치(130)는 L1 및 L2 주파수 대역의 신호를 필터링하기 위한 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
주파수 변환기(131)는 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 IF 신호로 변환한다.
신호 처리부(132)는 주파수 변환기(131)로부터의 IF 신호에 대하여 교란신호 검출을 위한 신호 처리를 수행한다. 예컨대 신호 처리부(132)는 IF 신호를 이산화된 데이터로 변환한다.
교란 판단부(133)는 신호 처리부(132)의 이산 신호로부터 GPS 교란의 발생 여부를 판단한다. 예컨대, 교란 판단부(133)는 상기 이산 신호로부터 L1 및 L2 주파수 대역의 파워스펙트럼밀도(PSD)를 측정하고, 이를 소정 임계치와 비교하여 GPS 교란의 발생 여부를 판단할 수 있다.
교란 영역 검출부(134)는 교란 판단부(133)에서 GPS 교란이 발생한 것으로 판단되면, GPS 교란 탐지 장치(130)의 위치, 교란 신호의 세기, 교란 신호의 도래각 등을 바탕으로 해당 GPS 교란이 발생한 영역을 검출한다. 나아가, 교란 영역 검출부(134)는 다른 GPS 교란 탐지 장치에서 수집된 정보를 제공받아 이를 종합하여 해당 GPS 교란이 발생한 영역을 검출할 수도 있다.
상기와 같이 얻어진 GPS 교란 발생 여부 및 교란 발생 영역 등의 GPS 교란 정보는 정보 융합 처리 장치(140)로 전송된다.
정보 융합 처리 장치(140)는 AIS 정보 융합 판단부(143), 정보 융합부(142), 교란 정보 제공부(141)를 포함한다.
AIS 정보 융합 판단부(143)는 AIS로부터 획득된 선박의 AIS 정보, 레이더로부터 획득된 선박의 레이더 정보, 그리고 GPS 교란 탐지 장치(130)로부터 제공되는 GPS 교란 정보를 바탕으로 레이더 정보와 AIS 정보의 융합 시에 해당 선박의 AIS 정보를 융합할 것인지 여부를 판단한다.
일 실시예에서, AIS 정보 융합 판단부(143)는 가장 최근에 파악된 선박의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하고, 선박의 위치가 해당 영역에 포함되거나 해당 영역으로부터 일정 거리 이내인 경우에는 해당 선박의 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단한다.
다른 일 실시예에서, AIS 정보 융합 판단부(143)는 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 이전 AIS의 위치 정보의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우에 해당 선박의 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단한다.
또 다른 일 실시예에서, AIS 정보 융합 판단부(143)는 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보가 일정 범위를 벗어나는 경우에 해당 선박의 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단한다.
나아가, AIS 정보 융합 판단부(143)는, 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 이전 AIS의 위치 정보의 차이가 일정 범위를 벗어나며, 또한 현재 AIS의 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보가 일정 범위를 벗어나는 경우에 해당 선박의 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단할 수도 있다.
정보 융합부(142)는 레이더로부터 획득된 선박의 레이더 정보와 선박의 AIS로부터 획득된 AIS 정보를 융합하되, 상기 AIS 정보 융합 판단부(143)의 판단 결과에 따라 AIS 정보를 선택적으로 융합한다. 즉, 정보 융합부(142)는 AIS 정보 융합 판단부(143)에서 해당 선박의 AIS 정보를 융합하는 것으로 판단되면, 해당 선박에 대한 레이더 정보들과 AIS 정보를 융합하여 위치와 속도를 산출한다. 그러나 AIS 정보 융합 판단부(143)에서 해당 선박의 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단되면, 정보 융합부(142)는 해당 선박에 대하여는 AIS 정보를 제외한 레이더 정보들만을 융합하여 위치와 속도를 산출한다. 정보 융합부(142)에서 산출된 선박의 위치 정보와 속도 정보는 관제 디스플레이 장치(40)로 전송된다.
교란 정보 제공부(141)는 상기 GPS 교란 탐지 장치(130)로부터 GPS 교란 정보를 수신하게 되면, GPS 교란의 발생 여부와 GPS 교란이 발생한 영역에 관한 정보를 관제 디스플레이 장치(40)로 전송한다.
또한, 교란 정보 제공부(141)는 GPS 교란으로 인하여 AIS 정보 융합 판단부(143)에서 특정 선박의 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단되면, 해당 선박의 AIS 정보를 융합하지 않음을 관제 디스플레이 장치(40)로 통보한다.
나아가, 교란 정보 제공부(141)는 상기 GPS 교란 탐지 장치(130)로부터 GPS 교란 정보를 수신하게 되면, 해당 GPS 교란이 발생한 영역에 위치하는 선박들에게 GPS 교란이 발생하였음을 알리는 메시지를 전송할 수 있다.
관제 디스플레이 장치(40)는 교란 정보 표시부(41)와 관제 정보 표시부(42)를 포함한다.
관제 정보 표시부(42)는 정보 융합 처리 장치(140)로부터 수신한 선박의 위치 정보와 속도 정보를 화면을 통하여 표시한다.
교란 정보 표시부(41)는 정보 융합 처리 장치(140)로부터 GPS 교란이 발생하였음이 통보되면, GPS 교란의 발생하였음과 그 발생 영역을 관제사가 확인할 수 있도록 화면을 통하여 표시한다. GPS 교란의 발생하였음은 관제사에게 경고 메시지로 알릴 수도 있다. 교란 정보 표시부(41)는 발생한 GPS 교란이 사라지는 경우 역시 화면 또는 메시지로 관제사에게 알릴 수 있다.
또한, 교란 정보 표시부(41)는 정보 융합 처리 장치(140)로부터 특정 선박의 AIS 정보를 융합하지 않음이 통보되면, 해당 선박의 AIS 정보는 사용되지 않았음을 관제사가 확인할 수 있도록 화면을 통하여 표시한다. 교란 정보 표시부(41)는 GPS 교란의 사라짐 등으로 인하여 해당 선박의 AIS 정보를 사용하는 것으로 융합 방법이 다시 변경되는 경우 역시 화면 또는 메시지로 이를 관제사에게 알릴 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통관제 방법의 흐름도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 교통관제 방법은 전술한 교통관제 시스템에서 처리되는 단계들로 이루어진다. 따라서 이하 생략된 내용이라 하더라도 교통관제 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 교통관제 방법에도 적용된다.
403단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 레이더들(50)로부터 선박에 대한 레이더 정보들을 획득한다.
한편 405단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 AIS로부터 선박에 대한 AIS 정보를 획득한다.
410단계에서, GPS 교란 탐지 장치(130)는 GPS 교란을 탐지한다.
415단계에서, 탐지 결과 GPS 교란이 발생하지 않는 경우, 455단계로 진행하고 정보 융합 처리 장치(140)는 403단계를 통하여 획득된 레이더 정보들과 405단계를 통하여 획득된 AIS 정보를 융합하여 선박의 위치와 속도를 산출한다.
415단계에서, 탐지 결과 GPS 교란이 발생한 경우, 420단계로 진행하고 GPS 교란 탐지 장치(130)는 교란이 발생한 위치와 영역 등을 포함하는 GPS 교란 정보를 정보 융합 처리 장치(140)로 전송한다.
425단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 관제 디스플레이 장치(40) 및 GPS 교란이 발생한 영역에 위치하는 선박으로 GPS 교란이 발생하였음을 통보한다.
430단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 가장 최근에 파악된 선박의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교한다.
435단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 융합 대상 AIS 정보, 즉 현재 획득된 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교한다.
440단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 융합 대상 AIS 정보, 즉 현재 획득된 AIS 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보를 비교한다.
445단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 상기 430단계 내지 상기 440단계를 통한 비교 결과를 토대로 현재 획득된 AIS 정보를 융합할 것인지 여부를 판단한다. 예컨대, 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이면 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 이전 AIS의 위치 정보의 차이가 일정 범위를 벗어나면 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단할 수도 있다. 또는, 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보가 일정 범위를 벗어나면 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단할 수도 있다. 나아가, 선박의 위치가 GPS 교란 영역에 포함되거나 GPS 교란 영역으로부터 일정 거리 이내이고, 현재 AIS의 위치 정보와 이전 AIS의 위치 정보의 차이가 일정 범위를 벗어나며, 현재 AIS의 위치 정보와 레이더로부터 획득된 위치 정보가 일정 범위를 벗어나면 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단할 수도 있다.
450단계에서, 상기 판단 결과 AIS 정보를 융합하는 것으로 판단되면 455단계로 진행하고 정보 융합 처리 장치(140)는 403단계를 통하여 획득된 레이더 정보들과 405단계를 통하여 획득된 AIS 정보를 융합하여 선박의 위치와 속도를 산출한다.
450단계에서, 상기 판단 결과 AIS 정보를 융합하지 않는 것으로 판단되면 460단계로 진행하여 정보 융합 처리 장치(140)는 관제 디스플레이 장치(40)로 융합 방법을 변경함을 통보한다. 이를 통보받은 관제 디스플레이 장치(40)는 AIS 정보를 융합하지 않음을 관제사가 확인할 수 있도록 표시한다.
465단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 405단계를 통하여 획득된 AIS 정보는 제외하고, 403단계를 통하여 획득된 레이더 정보들만을 융합하여 선박의 위치와 속도를 산출한다.
470단계에서, 정보 융합 처리 장치(140)는 상기 455단계 또는 상기 465단계를 통하여 산출된 융합 정보인 선박의 위치와 속도 정보를 관제 디스플레이 장치(40)로 전송한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 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.

Claims (16)

  1. 교통관제 방법에 있어서,
    적어도 하나의 레이더로부터 타겟에 대한 레이더 정보를 획득하는 단계;
    상기 타겟의 AIS(automatic identification system)로부터 상기 타겟의 AIS 정보를 획득하는 단계;
    GPS 교란을 탐지하는 단계;
    상기 GPS 교란 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하지 않은 경우, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합한 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출 단계;
    상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생한 경우, 상기 레이더 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출하는 단계; 및
    상기 타겟의 위치 및 속도를 관제 디스플레이 장치로 전송하는 단계;
    를 포함하는 교통관제 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 AIS 정보는 상기 타겟의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통관제 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하지 않은 경우, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합한 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출 단계는,
    기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 융합하는 것을 특징으로 하는 교통관제 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하지 않은 경우, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합한 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출 단계는,
    기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 융합하는 것을 특징으로 하는 교통관제 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하지 않은 경우, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합한 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출 단계는,
    기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 상기 레이더 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 융합하는 것을 특징으로 하는 교통관제 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 AIS 정보를 융합하지 않는 경우 상기 AIS 정보를 융합하지 않음을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통관제 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하는 경우 상기 타겟으로 GPS 교란을 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통관제 방법.
  9. 교통관제 시스템에 있어서,
    GPS 교란을 탐지하는 GPS 교란 탐지 장치; 및
    적어도 하나의 레이더로부터 타겟에 대한 레이더 정보를 획득하고, 상기 타겟의 AIS(automatic identification system)로부터 상기 타겟의 AIS 정보를 획득하며, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합하는 정보 융합 처리 장치를 포함하고,
    상기 정보 융합 처리 장치는,
    상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하지 않은 경우, 상기 레이더 정보와 상기 AIS 정보를 융합한 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출하고,
    상기 탐지 결과 상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생한 경우, 상기 레이더 정보에 따라 상기 타겟의 위치 및 속도를 산출하고,
    상기 타겟의 위치 및 속도를 관제 디스플레이 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 AIS 정보는 상기 타겟의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 정보 융합 처리 장치는,
    기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 정보 융합 처리 장치는,
    기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 이전에 획득된 AIS 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 정보 융합 처리 장치는,
    기 파악된 상기 타겟의 위치와 GPS 교란이 발생한 영역을 비교하며 상기 AIS 정보와 상기 레이더 정보를 비교하고, 그에 따라 상기 AIS 정보를 선택적으로 융합하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 정보 융합 처리 장치는,
    상기 AIS 정보를 융합하지 않는 경우, 교통관제 상황을 표시하는 관제 디스플레이 장치로 상기 AIS 정보를 융합하지 않음을 통보하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 정보 융합 처리 장치는,
    상기 타겟의 위치에서 GPS 교란이 발생하는 경우 상기 타겟으로 GPS 교란을 통보하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
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