KR101987846B1 - 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법 - Google Patents

레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 레이더 장치 모니터의 촬영 영상을 머신러닝(Machine Running) 또는 딥러닝(Deep Running)을 적용한 인공지능 알고리즘에 의해 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부를 결정하여 장애물이 있으면 알람 신호를 발생하고 모선과 장애물이 충돌 위험이 있다고 판단되면 동력 조타 장치를 작동시켜 침로를 변경함으로써 선박의 충돌을 회피할 수 있는, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AVOIDING SHIP COLLISION BY IMAGE ANALYSIS OF MONITOR OF RADAR DEVICE}
본 발명은 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 레이더 장치 모니터의 촬영 영상을 머신러닝(Machine Running) 또는 딥러닝(Deep Running)을 적용한 인공지능 알고리즘에 의해 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부를 결정하여 장애물이 있으면 알람 신호를 발생하고 모선과 장애물이 충돌 위험이 있다고 판단되면 동력 조타 장치를 작동시켜 침로를 변경함으로써 선박의 충돌을 회피할 수 있는, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상 선박용 레이더 장치는 레이더 펄스를 발생하여 RF송신 반으로 전송하고 장애물(다른 선박, 해상 장애물, 해상 지형지물)로부터 반사된 신호를 RF수신 반으로부터 전달받아 신호 처리하여 탐지결과를 모니터를 통해 디스플레이하는 장치이다.
한국 특허 등록 제1549534호에는 거리측정 센서를 이용하여 레이더 안테나의 주변 구조물로 인한 레이더의 블라인드 섹터 영역(Blind Sector Area)을 자동으로 검출하여 전시기의 표시 화면에 표시함으로써 수기로 블라인드 섹터를 작성해야 하는 불편함을 해소하고 항해사에게 정확한 블라인드 섹터 정보 및 레이더 측정정보를 제공할 수 있는 선박용 레이더 장치 및 그 운용방법이 개시되어 있다.
그러나 이와 같은 종래의 선박용 레이더 장치는 항해사가 모니터를 계속해서 주시하면서 장애물이 접근하는지 충돌위험에 있는 지 판단하는 방식이므로, 항해사가 지속적으로 견시하지 않거나 실수로 오판할 경우 대형 사고로 이어질 수 있으며, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 선박 자동 식별 장치(AIS)를 장착하고 신호를 교환하면 되나 장비가 고가이고 어떤 목적을 가지고 일부로 끄고 운항하는 경우가 있고 어선이나 소형선박은 의무 사항이 아니어서 사용되지 않는 경우가 많다는 문제점이 있었다. 따라서 보통 충돌 사고는 대형 선박과 AIS를 가지고 있지 않은 소형 선박과 이루어지는 경우가 많다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 선박용 레이더 장치에 간단하게 장착하여 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내이면 경고음을 발생하고 설정에 따라 동력 조타 장치를 작동시켜 침로를 변경시켜 선박의 충돌을 회피할 수 있는, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치는 선박용 레이더 장치의 모니터에 장착되어 이 모니터 상에 디스플레이되는 영상을 촬영하는 영상 촬영부; 상기 영상 촬영부에 의해 촬영된 영상을 입력받아 인공지능 알고리즘으로 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부, 및 자기 선박과 장애물간의 거리가 설정거리 이내 인지의 여부를 결정하여 제어신호를 출력하도록 구성된 영상 분석부; 및 상기 영상 분석부로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 동력 조타 장치의 구동을 제어하도록 구성된 동력 조타 장치 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시형태에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치에 있어서, 상기 인공지능 알고리즘은 머신러닝을 적용할 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치에 있어서, 상기 인공지능 알고리즘은 딥러닝을 적용할 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치는 상기 영상 분석부에 의해 자기 선박에 접근하는 장애물이 있다고 결정된 경우 알람 신호를 발생하도록 구성된 알람 장치; 및 상기 영상 분석부로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 상기 알람 장치의 구동을 제어하도록 구성된 알람 장치 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한 선박 충돌 회피 방법은 영상 촬영부가 선박용 레이더장치 모니터 상에 디스플레이 되는 영상을 촬영하는 단계; 영상 분석부가 촬영된 상기 영상을 인공지능 알고리즘으로 분석하는 단계; 상기 영상 분석부가 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부를 결정하는 단계; 상기 장애물이 있는 지의 여부 결정 단계에서 접근하는 장애물이 있으면 알람 장치가 작동하는 단계; 상기 영상 분석부가 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내인지의 여부를 결정하는 단계; 및 상기 설정거리 이내인지의 여부 결정 단계에서 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내이면 동력 조타 장치가 작동되어 침로가 변경되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 실시형태에 의한 선박 충돌 회피 방법은 상기 장애물이 있는 지의 여부 결정 단계에서 접근하는 장애물이 없으면, 상기 영상 촬영 단계로 진행될 수 있다.
상기 다른 실시형태에 의한 선박 충돌 회피 방법은 상기 설정거리 이내인지의 여부 결정 단계에서 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내가 아니면 상기 알람 장치 작동 단계로 진행될 수 있다.
상기 다른 실시형태에 의한 선박 충돌 회피 방법에 있어서, 상기 인공지능 알고리즘은 머신러닝을 적용할 수 있다.
상기 다른 실시형태에 의한 선박 충돌 회피 방법에 있어서, 상기 인공지능 알고리즘은 딥러닝을 적용할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법에 의하면, 영상 촬영부가 선박용 레이더 장치의 모니터에 장착되어 이 모니터 상에 디스플레이 되는 영상을 촬영하고, 영상 분석부가 상기 영상 촬영부에 의해 촬영된 영상을 입력받아 인공지능 알고리즘으로 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부, 및 자기 선박과 장애물간의 거리가 설정거리 이내 인지의 여부를 결정하여 제어신호를 출력하도록 구성되며, 동력 조타 장치 구동부가 상기 영상 분석부로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 동력 조타 장치의 구동을 제어하도록 구성됨으로써, 기존의 선박용 레이더 장치에 간단하게 장착하여 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내이면 경고음을 발생하고 설정에 따라 동력 조타 장치를 작동시켜 침로를 변경시켜 선박의 충돌을 회피할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치를 구성하는 영상 촬영부가 레이더 모니터에 장착된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치를 이용한 선박 충돌 회피 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치를 구성하는 영상 촬영부가 레이더 모니터에 장착된 것을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 영상 촬영부(100), 영상 분석부(200), 동력 조타 장치 구동부(310), 알람 장치 구동부(300) 및 알람 장치(400)를 포함한다.
영상 촬영부(100)는 레이더 장치의 레이더 모니터(M)의 상측에 장착되어 레이더 모니터(M) 상에 디스플레이 되는 영상을 촬영하는 카메라이다. 영상 촬영부(100)는 광각 렌즈가 부착된 광각 카메라가 사용될 수 있으며, 레이더 모니터(M) 상에 디스플레이 되는 영상을 촬영할 수 있는 카메라이면 특별히 제한되지 않는다.
영상 분석부(200)는 영상 촬영부(100)에 의해 촬영된 영상을 입력받아 머신러닝 또는 딥러닝을 적용한 인공지능 알고리즘으로 영상을 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부, 및 자기 선박과 장애물간의 거리가 설정거리 이내 인지의 여부를 결정하여 이에 상응하는 제어신호를 알람 장치 구동부(300) 및 동력 조타 장치 구동부(310)에 출력하는 역할을 한다.
동력 조타 장치 구동부(310)는 영상 분석부(200)로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 동력 조타 장치의 구동을 제어하는 역할을 한다. 동력 조타 장치는 동력에 의해 키를 움직여 선박의 침로를 변경하는 장치이다.
알람 장치 구동부(300)는 영상 분석부(200)로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 알람 장치(400)의 구동을 제어하는 역할을 한다.
알람 장치(400)는 영상 분석부(200)에 의해 자기 선박에 접근하는 장애물이 있다고 결정된 경우 알람 장치 구동부(300)에 의해 동작이 제어되어 영상 및/또는 음성의 알람 신호를 발생하는 장치이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터를 이용한 선박 충돌 회피 방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치를 이용한 선박 충돌 회피 방법을 나타낸 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 나타낸다.
먼저, 영상 촬영부(100)가 선박용 레이더장치 모니터(M) 상에 디스플레이 되는 영상을 촬영한다(S10).
이때, 영상 분석부(200)는 영상 촬영부(100)에 의해 촬영된 영상 신호를 입력받아 영상을 머신러닝 또는 딥러닝을 적용한 인공 지능 알고리즘으로 분석하여(S20), 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부를 결정한다(S30).
상기 스텝(S30)에서 만약 자기 선박에 접근하는 장애물이 없으면(No), 상기 스텝(S10)으로 진행되는 한편, 상기 스텝(S30)에서 자기 선박에 접근하는 장애물이 있으면(Yes), 알람 장치(400)가 작동하여 알람 신호를 발생하게 된다(S40).
이어서, 영상 분석부(200)는 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내 인지의 여부를 결정한다(S50).
상기 스텝(S50)에서 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내가 아니면(No), 상기 스텝(S40)으로 진행되는 한편, 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내이면(Yes), 동력 조타 장치 구동부(310)가 동력 조타 장치를 작동시켜 침로를 변경함으로써 자기 선박과 장애물의 충돌을 회피할 수 있다(S60).
본 발명의 실시예에 의한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치 및 방법에 의하면, 영상 촬영부가 선박용 레이더 장치의 모니터에 장착되어 이 모니터 상에 디스플레이 되는 영상을 촬영하고, 영상 분석부가 상기 영상 촬영부에 의해 촬영된 영상을 입력받아 인공지능 알고리즘으로 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물이 있는 지의 여부, 및 자기 선박과 장애물간의 거리가 설정거리 이내 인지의 여부를 결정하여 제어신호를 출력하도록 구성되며, 동력 조타 장치 구동부가 상기 영상 분석부로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 동력 조타 장치의 구동을 제어하도록 구성됨으로써, 기존의 선박용 레이더 장치에 간단하게 장착하여 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내이면 경고음을 발생하고 설정에 따라 동력 조타 장치를 작동시켜 침로를 변경시켜 선박의 충돌을 회피할 수 있다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 영상 촬영부
200: 영상 분석부
300: 알람 장치 구동부
310: 동력 조타 장치 구동부
400: 알람 장치
M: 레이더 모니터

Claims (9)

  1. 선박용 레이더 장치를 통해 얻어진 레이더 영상이 디스플레이되는 모니터의 상부에 장착되어 상기 레이더 영상을 촬영하여 분석대상 영상을 획득하는 영상 촬영부;
    상기 영상 촬영부에 의해 촬영된 상기 분석대상 영상을 입력받아 상기 분석대상 영상을 인공지능 알고리즘으로 분석하여 자기 선박에 접근하는 장애물의 존재 여부 및 자기 선박과 장애물간의 거리가 설정거리 이내 인지의 여부를 결정하여 제어신호를 출력하도록 구성된 영상 분석부; 및
    상기 영상 분석부로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 동력 조타 장치의 구동을 제어하도록 구성된 동력 조타 장치 구동부를 포함하며,
    상기 인공지능 알고리즘은 머신러닝 및 딥러닝을 적용한, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 분석부에 의해 자기 선박에 접근하는 장애물이 있다고 결정된 경우 알람 신호를 발생하도록 구성된 알람 장치; 및
    상기 영상 분석부로부터 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 상기 알람 장치의 구동을 제어하도록 구성된 알람 장치 구동부를 더 포함하는, 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치.
  5. 제 4 항에 기재된 레이더장치 모니터의 영상 분석을 통한 선박 충돌 회피 장치를 이용한 선박 충돌 회피 방법으로서:
    영상 촬영부가 선박용 레이더 장치를 통해 얻어진 레이더 영상이 디스플레이되는 모니터 화면을 촬영하여 분석대상 영상을 획득하는 분석대상 영상 획득 단계;
    영상 분석부가 촬영된 상기 분석대상 영상을 인공지능 알고리즘으로 분석하는 단계;
    상기 영상 분석부가 자기 선박에 접근하는 장애물의 존재여부를 결정하는 단계;
    상기 장애물의 존재여부 결정 단계에서 접근하는 장애물이 있으면 알람 장치가 작동하는 단계;
    상기 영상 분석부가 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내인지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 설정거리 이내인지의 여부 결정 단계에서 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내이면 동력 조타 장치가 작동되어 침로가 변경되는 단계를 포함하는 선박 충돌 회피 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 장애물이 있는 지의 여부 결정 단계에서 접근하는 장애물이 없으면, 상기 영상 촬영 단계로 진행되는 선박 충돌 회피 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정거리 이내인지의 여부 결정 단계에서 자기 선박과 장애물 간의 거리가 설정거리 이내가 아니면 상기 알람 장치 작동 단계로 진행되는 선박 충돌 회피 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 인공지능 알고리즘은 머신러닝 및 딥러닝을 적용한 선박 충돌 회피 방법.
  9. 삭제
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