KR101937439B1 - 자율 운항 선박 및 그 외 선박의 충돌 회피를 위한 대체 항로 생성과 타각 조절 지원 시스템 - Google Patents

자율 운항 선박 및 그 외 선박의 충돌 회피를 위한 대체 항로 생성과 타각 조절 지원 시스템 Download PDF

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Abstract

자율 운항 선박 및 그 외 선박을 위한 충돌 회피 시스템이 개시된다. 사용자로부터 입력된 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하는 충돌 회피 시스템; 상기 항해 경로를 따라 운항하도록 방향타 장치를 제어하는 자동 조타 장치를 포함하고, 상기 충돌 회피 시스템은, 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하여 상기 항해 경로를 생성하도록 구성된다.

Description

자율 운항 선박 및 그 외 선박의 충돌 회피를 위한 대체 항로 생성과 타각 조절 지원 시스템{Alternative route generation and rudder angle control support system for collision avoidance of autonomous ship and the other ships}
본 발명은 선박 및 이를 위한 충돌 회피 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 변침점을 이용하여 충돌을 회피하는 자율 운항 선박 및 그 외 선박의 충돌 회피를 위한 대체 항로 생성과 타각 조절 지원 시스템에 관한 것이다.
항해사가 직접 방향타를 조작하지 않더라도 항해하고자 하는 방위를 미리 입력해 놓으면 항로를 유지하도록 하는 장치를 오토 파일럿(autopilot)이라 한다. 오토 파일럿을 연동한 자동 항해의 중요한 점은 주어진 항로를 지키며 항해하는 것이다. 하지만, 종래의 오토 파일럿의 연동을 통한 항해는 항로의 직선 길이 즉, 현재의 변침점과 다음 변침점 간의 길이가 길 경우, 파도나 바람에 의한 조류에 의해 선박이 정해진 항로로부터 밀려나게 된다.
그런데, 정해진 항로 상에 운행하더라도 예상치 못한 장애물이 발생하거나 또는 다른 선박과의 충돌 가능성이 있는 경우 자동 항해의 안정성을 보장할 수 없게 된다.
이러한 경우, 위험 상황에 대한 시간(TCPA)과 거리(CPA)를 기반으로 항해사가 경험에 의해 직접 조타기를 조작하여 충돌을 회피한다. 그러나, 이는 단순히 위험을 알려주는 것에 불과하고 충돌 회피를 자동으로 하지는 않는다.
본 발명의 목적은 자율 운항 선박 및 그 외 선박을 위한 충돌 회피 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 자율 운항 선박 및 그 외 선박을 위한 충돌 회피 시스템은, 사용자로부터 입력된 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하는 경로 생성부; 및 상기 항해 경로 상에 인접하는 변침점들 사이에 적어도 하나의 충돌 회피 변침점을 생성하는 충돌 회피 변침점 생성부를 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 충돌 회피 변침점 생성부는, 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하여 상기 항해 경로를 생성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 충돌 회피 변침점은 자동 또는 수동으로 추가되도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박은, 사용자로부터 입력된 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하는 충돌 회피 시스템; 상기 항해 경로를 따라 운항하도록 방향타 장치를 제어하는 자동 조타 장치를 포함하고, 상기 충돌 회피 시스템은, 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하여 상기 항해 경로를 생성하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 충돌 회피 시스템은 상기 항해 경로의 변침점들을 보정하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 충돌 회피 시스템은, 현재 항해 경로 상에서 레이더(radar) 또는 AIS로부터 충돌 위험이 탐지되는 경우 상기 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박은, 사용자로부터 입력된 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하고 상기 항해 경로의 변침점들을 자동 보정하는 충돌 회피 시스템; 상기 항해 경로를 따라 운항하도록 방향타 장치를 제어하는 자동 조타 장치를 포함하고, 상기 충돌 회피 시스템은, 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하여 상기 항해 경로를 생성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 자동 조타 장치는 상기 변침점에서 상기 자율 운항 선박의 방향을 전환하도록 구성될 수 있다.
그리고 현재 항해 경로 상에서 레이더(radar) 또는 AIS로부터 충돌 위험이 탐지되는 경우 상기 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박은, 사용자로부터 입력된 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하고 상기 항해 경로 상에 인접하는 변침점들 사이에 적어도 하나의 충돌 회피 변침점을 생성하는 충돌 회피 시스템; 상기 항해 경로를 따라 운항하도록 방향타 장치를 제어하는 자동 조타 장치를 포함하고, 상기 충돌 회피 시스템은, 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하여 상기 항해 경로를 생성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 자동 조타 장치는 상기 변침점에서 상기 자율 운항 선박의 방향을 전환하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 자동 조타 장치에 의해 제어되는 속도 제어 장치를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박은, 사용자로부터 입력된 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하고 상기 항해 경로의 변침점들을 보정하는 충돌 회피 시스템; 상기 항해 경로를 따라 운항하도록 방향 및 속도를 제어하는 자동 조타 장치; 상기 자동 조타 장치 또는 사용자의 제어에 따라 방향을 전환하는 방향타 장치를 포함하고, 상기 충돌 회피 시스템은, 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하여 상기 항해 경로를 생성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 충돌 회피 시스템은, 현재 항해 경로 상에서 레이더(radar) 또는 AIS로부터 충돌 위험이 탐지되는 경우 상기 충돌 회피를 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 자동 조타 장치는 상기 변침점에서 상기 자율 운항 선박의 방향을 전환하도록 구성될 수 있다.
상술한 변침점을 이용하여 자율 운항 선박 및 그 외 선박을 위한 충돌 회피 시스템에 의하면, 충돌 회피 변침점을 추가한 항해 경로에 의해 자동 항해를 수행함으로써 자율 운항 선박의 자동 항해를 보다 정밀하게 제어할 수 있고 항해사의 개입을 최소화할 수 있다.
또한, 자율 운항 선박이 항해 경로 상에서 충돌이 예상되는 경우, 충돌 회피 변침점을 자동 또는 수동으로 설정하여 충돌을 회피하고 자동으로 항해 경로로 복귀하도록 구성함으로써, 충돌을 회피하여 자동 항해가 가능하고 최적의 회피 및 복귀 경로로 운항이 가능한 효과가 있다.
아울러, 고성능과 고가의 장비를 추가하지 않고도 소프트웨어적인 기능의 추가만으로 자율 운항 선박의 자동 항해 성능을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자율 운항 선박 및 그 외 선박을 위한 충돌 회피 시스템의 제어/운영 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 S60 단계에서 변침점이 보정되는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 시스템을 구비하는 자율 운항 선박을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 자율 운항 선박(10)은 항해하고자 하는 방위를 미리 입력해 놓으면 항해사가 직접 방향타를 조작하지 않더라도 정해진 항로를 유지하도록 하는 자동 항해 기능을 가진 선박이다.
자율 운항 선박(10)은 센서부(50), 충돌 회피 시스템(100), 자동 조타 장치(200), 속도 제어 장치(300) 및 방향타 장치(400)를 포함할 수 있다.
센서부(50)는 자율 운항 선박(10)의 주변 환경과 상태를 감지하기 위한 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 센서에는 자율 운항 선박(10)의 주변 환경에 대한 날씨 측정 센서, 파도 측정 센서, 바람 측정 센서와, 자율 운항 선박(10)의 상태에 대한 속도 측정 센서, 방향 측정 센서, 위치 측정 센서 등이 포함될 수 있다. 또한, 센서부(50)는 자율 운항 선박(10)의 주변에서 운항하는 타 선박의 정보(예컨대, 타 선박의 위치, 속도, 목적지 등)를 수집하는 AIS(Auto Identification System) 장치 및 자율 운항 선박(10)의 주변의 선박 또는 장애물을 감지하는 레이더 장치를 포함할 수 있다. 센서부(50)는 각종 센서가 감지한 정보를 충돌 회피 시스템(100)과 자동 조타 장치(200) 중 적어도 하나에 제공할 수 있다.
충돌 회피 시스템(100)은 자동 항해의 기준이 되는 항해 경로를 생성하여 자동 조타 장치(200)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 충돌 회피 시스템(100)은 경로 생성부(110) 및 충돌 회피 변침점 생성부(120)를 포함할 수 있다. 충돌 회피 시스템(100)은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 충돌 회피 시스템(100)은 자동 조타 장치(200)에서 실행될 수 있는 프로그램일 수 있다.
경로 생성부(110)는 사용자로부터 출발지 정보와 목적지 정보를 입력받고, 입력된 출발지와 목적지 사이의 항해 경로를 생성할 수 있다. 이때, 항해 경로의 생성시, 항해 경로 상의 지형 정보, 날씨 정보, 파도 정보, 바람 정보 등이 고려될 수 있다.
구체적으로, 경로 생성부(110)는 이러한 정보들을 이용해 자율 운항 선박(10)의 안정성이 보장되면서도 연료 소비량을 최소화할 수 있는 복수의 변침점(way point)들을 결정하고, 결정된 변침점들을 잇는 항해 경로를 확정할 수 있다. 여기서, 변침점은 자율 운항 선박(10)의 방향이 변경되어야 하는 지점을 의미하고, 인접하는 변침점 사이의 직선 경로를 레그(leg)라 한다.
충돌 회피 변침점 생성부(120)는 경로 생성부(110)가 생성한 항해 경로 상에 존재하는 레그들 중에서 특정 조건을 만족하는 레그를 분석하고, 이러한 레그 상에 적어도 하나의 충돌 회피 변침점을 추가하는 보정을 수행할 수 있다. 충돌 회피 변침점 생성부(120)의 상세한 동작은 도 2 이하의 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
자동 조타 장치(200)는 충돌 회피 시스템(100)이 제공하는 항해 경로를 따라 자율 운항 선박(10)이 항해하도록 제어할 수 있다.
즉, 자동 조타 장치(200)는 출발지로부터 목적지까지 복수의 변침점들과 레그들로 구성된 항해 경로를 수신하고, 레그를 따라 항해할 경우 방향 전환없이 직선으로 항해하도록 방향타 장치(400)를 제어하고 변침점(충돌 회피 변침점 포함)에 도달할 경우 항해 경로를 따라 방향이 전환되도록 방향타 장치(400)를 제어할 수 있다.
또한, 자동 조타 장치(200)는 안전한 운항, 방향 전환 및 연료 소비의 절감을 위해, 다음 변침점과의 거리, 날씨 정보, 파도 정보, 바람 정보 등을 고려해 현재 속도를 결정하고, 결정된 현재 속도에 따라 속도 제어 장치(300)를 제어할 수 있다.
속도 제어 장치(300)는 자율 운항 선박(10)에 포함된 엔진을 제어하는 장치로서, 자동 조타 장치(200) 또는 항해사의 직접적인 조작에 따라 결정된 속도로 엔진이 동작할 수 있도록 제어할 수 있다.
방향타 장치(400)는 자율 운항 선박(10)의 진행 방향이 결정되도록 선수 제어를 하는 장치로서, 자동 조타 장치(200) 또는 항해사의 직접적인 조작에 따라 결정된 방향으로 선수가 위치할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변침점을 이용하여 충돌을 회피하는 자율 운항 선박의 자동 항해 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 충돌 회피 시스템(100)의 경로 생성부(110)는 자율 운항 선박(10)의 항해 경로 생성을 위한 항해 관련 데이터를 수신하고(S10), 항해 관련 데이터를 기초로 항해 경로를 생성할 수 있다(S20).
즉, 경로 생성부(110)는 사용자로부터 출발지 정보와 목적지 정보를 입력받고, 입력된 출발지와 목적지 사이의 항해 경로를 생성할 수 있다. 이때, 경로 생성부(110)는 항해 경로 상의 지형 정보, 날씨 정보, 파도 정보, 바람 정보 등을 고려하여 항해 경로를 생성할 수 있다.
구체적으로, 경로 생성부(110)는 출발지로부터 목적지까지 최단 거리로 항해할 수 있는 경로를 선택하되, 경로 상에 존재하는 지형(섬, 육지 등)을 회피하도록 경로를 수정할 수 있다. 또한, 경로 생성부(110)는 경로 상의 날씨, 파도와 바람에 의한 조류를 고려하여 자율 운항 선박(10)의 안정성이 보장되면서도 연료 소비량을 최소화할 수 있는 복수의 변침점들을 결정하고, 결정된 변침점들을 잇는 항해 경로를 확정할 수 있다.
경로 생성부(110)는 최종 확정된 항해 경로를 자동 조타 장치(200)로 전달하여 항해 경로를 따라 자율 운항 선박(10)이 항해하도록 제어할 수 있다(S30).
충돌 회피 변침점 생성부(120)는 자율 운항 선박(10)이 항해 경로를 따라 자동 항해를 진행하는 동안, 센서부(50)로부터 레이더 신호 또는 타 선박의 위치를 나타내는 AIS 신호를 수신할 수 있다(S40).
충돌 회피 변침점 생성부(120)가 레이더 신호 또는 AIS 신호를 수신하면, 현재 항해 경로 상에 장애물이나 다른 선박이 위치하여 충돌이 예상되는지 여부를 판단할 수 있다(S50).
충돌이 예상되는 경우, 충돌 회피 변침점 생성부(120)의 충돌을 회피하기 위하여 항해 경로를 실시간으로 수정할 수 있다(S60). 이때, 충돌 회피 변침점이 항해 경로밖의 다른 지점에 생성되어 자율 운항 선박(10)이 충돌을 회피할 수 있다.
충돌 회피 변침점에 의해 충돌이 회피된 이후에는 원래 항해 경로 상의 변침점으로 바로 복귀하여 예정된 항해 경로로 다시 자동 항해를 진행할 수 있다.
도 3은 도 2의 S60 단계에서 변침점이 보정되는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 경로 생성부(110)가 생성한 항해 경로 상에 변침점들(W1, W2)이 존재한다.
자율 운항 선박(10)이 변침점들(W1, W2)을 따라 항해 경로 상에서 운항할 때, 항해 경로 상에 다른 선박이나 장애물이 발생하여 충돌이 예상될 때에는 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)을 임의로 생성하여 항해 경로를 변경하도록 구성될 수 있다.
이때, 방향타 장치(400)는 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)에 따라 자율 운항 선박(10)의 방향이 전환되도록 제어할 수 있다. 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)은 자동으로 생성되거나 또는 마우스 포인터를 이용하여 수동으로 지정될 수 있다.
한편, 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)은 자율 운항 선박(10)의 운동 성능(선회율)에 따라 그 위치가 자동 산출될 수 있다. 즉, 자율 운항 선박(10)의 운동 성능이 반영된 충돌 회피 경로이어야 자율 운항 선박(10)이 급격한 선회로 인해 침몰하거나 불안정한 항해를 하는 것을 방지할 수 있다. 아울러 운동 성능과 함께 현재 자율 운항 선박(10)의 방향, 속도, 조류의 방향과 세기, 바람의 방향과 세기 등도 함께 고려될 수 있다.
항해사의 경험에 의해 수동으로 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)을 지정하는 경우, 충돌 회피에 필요한 타각(rudder) 지시기를 함께 표시하여 선박 운동 특성이 반영된 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)을 기반으로 타각을 어디로 얼마나 조절해야 하는지를 CASI(Collision Avoidance Support Indicator)를 통해 인지하여 설정할 수 있다.
이러한 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)의 충돌 회피 경로로 운항하는 자율 운항 선박(10)은 다시 충돌 회피 후 다시 원래의 항해 경로의 변침점(W2)로 복귀하여 운항하도록 구성될 수 있다.
이러한 충돌 회피 변침점들(CAWP1, CAWP2, CAWP3, CAWP4, CAWP5, CAWP6, CAWP7)은 현재 충돌 회피 경로 상에서의 조류, 바람, 항해 경로까지의 거리와 방향, 연료 절감, 안전성 등을 고려되어 지정될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 사용자로부터 입력된 출발지로부터 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점들을 포함하는 항해 경로를 생성하고, 상기 항해 경로의 변침점들을 자동 보정하는 충돌 회피 시스템; 및
    상기 항해 경로를 따라 운항하도록 방향타 장치를 제어하되, 상기 각 변침점에서 자율 운항 선박의 방향을 전환하도록 구성되는 자동 조타 장치를 포함하고,
    상기 충돌 회피 시스템은,
    사용자로부터 입력된 출발지로부터 목적지까지의 자동 항해를 위해 복수의 변침점을 포함하는 항해 경로를 생성하되, 항해 경로 상에 존재하는 지형 정보를 고려하여 경로 상에 존재하는 지형을 회피하고, 날씨 정보, 파도 정보, 바람 정보 중에서 적어도 하나에 의한 조류를 고려하여 자율 운항 선박의 안정성이 보장되면서도 연료 소비량을 최소화할 수 있는 복수의 변침점들을 결정하고, 결정된 변침점들을 이어 항해 경로를 생성하는 경로 생성부; 및
    상기 항해 경로 상에 존재하는 변침점들 사이에 적어도 하나의 충돌 회피 변침점을 생성하되, 자율 운항 선박 주변의 장애물 정보를 포함하는 레이더 신호 또는 자율 운항 선박의 주변에서 운항하는 타 선박의 정보를 포함하는 AIS 신호에 의거하여 현재 항해 경로 상에서 충돌 위험이 예상되는 경우, 충돌을 회피하기 위한 충돌 회피 변침점을 실시간 추가 생성하고, 상기 항해 경로 상에 상기 추가 생성된 충돌 회피 변침점을 추가하여 상기 항해 경로를 실시간 수정하는 충돌 회피 변침점 생성부;를 포함하고,
    상기 충돌 회피 변침점 생성부에서 생성되는 충돌 회피 변침점은,
    자율 운항 선박의 운동 성능(선회율)과 함께 자율 운항 선박의 방향, 속도, 현재 충돌 회피 경로 상에서의 조류의 방향과 세기, 바람의 방향과 세기, 항해 경로까지의 거리와 방향, 연료 절감, 안전성 중에서 적어도 하나에 따라 그 위치가 자동 산출되고,
    상기 충돌 회피 시스템은,
    상기 충돌을 회피하기 위한 충돌 회피 변침점을 추가하여 실시간 수정된 항해 경로를 상기 자동 조타 장치로 전달하여 하거나, 상기 충돌을 회피하기 위한 충돌 회피 변침점을 CASI(Collision Avoidance Support Indicator)를 통해 항해사에게 제공하며,
    상기 자동 조타 장치는,
    안전한 운항, 방향 전환 및 연료 소비의 절감을 위해, 다음 변침점과의 거리, 날씨 정보, 파도 정보, 바람 정보 중에서 적어도 하나를 고려하여 현재 속도를 결정하는, 자율 운항 선박.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자율 운항 선박은,
    상기 자동 조타 장치에 의해 제어되는 속도 제어 장치를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 운항 선박.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자율 운항 선박은,
    상기 자동 조타 장치 또는 사용자의 제어에 따라 방향을 전환하는 방향타 장치를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 운항 선박.
  13. 삭제
  14. 삭제
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109987211A (zh) * 2019-04-19 2019-07-09 上海宜通海洋科技股份有限公司 一种智能避碰系统的设备
KR102135081B1 (ko) * 2020-04-20 2020-07-17 한화시스템 주식회사 실시간 시공간 함정 표적 db를 이용한 차세대 함정용 충돌 회피 시스템
KR20200100935A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 목포해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 축소모형 시험장치 및 시험방법
KR102260441B1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-03 삼성중공업 주식회사 선박의 자동운항장치
KR102276679B1 (ko) 2020-12-18 2021-07-13 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 충돌복원을 위한 원격제어 제어방법
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KR102276680B1 (ko) 2020-12-18 2021-07-13 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 선대관리를 위한 유인 원격제어 방법
KR102276677B1 (ko) 2020-12-18 2021-07-13 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 항로복원을 위한 원격제어 제어방법
KR102388672B1 (ko) 2022-01-11 2022-04-20 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 원격제어에서 제어지연에 따른 선수방위 제어성능의 분석평가모듈을 이용한 충돌회피를 위한 선수방위 범위 산출방법
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KR20220132910A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 김대인 자율운항선박의 충돌회피 시스템
KR102464086B1 (ko) * 2021-11-23 2022-11-07 (주)지씨 자율운항 선박과 일반 선박 간 충돌 회피 시스템 및 방법
KR102594522B1 (ko) 2022-10-13 2023-10-25 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박 원격제어에서 지연에 따른 해양사고 예방을 위하여 위치 도메인을 이용한 항해 위험의 평가와 가시화 방법
KR102594519B1 (ko) 2022-10-13 2023-10-25 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박 원격제어에서 충돌예방을 위하여 선회시공간 도메인을 이용한 충돌위험 타각 범위의 추정과 가시화 방법
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KR102602661B1 (ko) 2022-10-13 2023-11-14 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박 원격제어에서 제어실패 예방을 위하여 네 개의 지연구간을 이용한 원격제어의 위험수준 평가 및 가시화 방법
KR102616000B1 (ko) 2022-10-13 2023-12-19 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박 원격제어에서 지연발생의 원인식별을 위하여 지연 모델을 이용한 지연시간 분석과 가시화 방법

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN109987211A (zh) * 2019-04-19 2019-07-09 上海宜通海洋科技股份有限公司 一种智能避碰系统的设备
KR102260441B1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-03 삼성중공업 주식회사 선박의 자동운항장치
KR102135081B1 (ko) * 2020-04-20 2020-07-17 한화시스템 주식회사 실시간 시공간 함정 표적 db를 이용한 차세대 함정용 충돌 회피 시스템
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KR102276677B1 (ko) 2020-12-18 2021-07-13 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 항로복원을 위한 원격제어 제어방법
KR20220132910A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 김대인 자율운항선박의 충돌회피 시스템
KR102617981B1 (ko) * 2021-03-24 2023-12-29 주식회사 비지에스 자율운항선박의 충돌회피 시스템
KR102464086B1 (ko) * 2021-11-23 2022-11-07 (주)지씨 자율운항 선박과 일반 선박 간 충돌 회피 시스템 및 방법
KR102433413B1 (ko) 2022-01-11 2022-08-16 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박의 원격제어에서 제어지연에 의한 충돌 위치와 시간 추정방법
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KR102616000B1 (ko) 2022-10-13 2023-12-19 한국해양대학교 산학협력단 자율운항선박 원격제어에서 지연발생의 원인식별을 위하여 지연 모델을 이용한 지연시간 분석과 가시화 방법

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