KR102109571B1 - System and method for providing optimized vessel seaway and computer-readable recording medium thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템은, 선박의 최적항로를 도출하기 위한 선박 최적항로 도출 장치 및 상기 선박 최적항로 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 선박의 최적항로를 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 상기 선박의 데이터, 운항정보와, 소정 위치에서의 환경인자 정보 및 환경인자 정보의 오차범위 설정치가 저장되어 있으며, 상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출하고, 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출하되, 상기 최적화 경로의 도출은 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보와 상기 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고 상기 전저항 값을 통해 FOC(Fuel Oil Consumption)가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 한다.The optimal route derivation system of a ship according to an embodiment of the present invention is a vessel optimal route derivation device for deriving an optimal route of a ship and a device database in which various data of the vessel optimal route derivation device are stored, thereby As a system for deriving, the device database stores the ship's data, flight information, and environmental parameter information at a predetermined location, and an error range setting value of the environment factor information. Calculate an initial flight route using data and flight information, and divide the calculated initial flight route into a plurality of unit distances to derive each optimization route at the divided unit distance, but deriving the optimization route is the unit A plurality of candidate routes are derived for each distance and the derived plurality of candidate routes From the environmental factor information and the error range setting value of the environmental factor information, a total resistance value is derived, and a path through which the FOC (Fuel Oil Consumption) is minimized is selected as a final path candidate through the total resistance value. do.
Description
본 발명은 선박의 운항 경로에 따라 변화하는 해역의 환경 변화를 고려함에 있어 선박의 환경 하중 예측 값을, 현실의 불확실성을 포함한 확률분포의 값으로 예측하여 예측 오차를 줄일 수 있는 선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법과, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention derives an optimal route of a ship that can reduce prediction errors by predicting the predicted value of the environmental load of a ship as a value of a probability distribution including uncertainty of reality in consideration of changes in the environment of a sea area that changes according to the route of operation of the ship. A system and method, and a computer-readable recording medium on which a computer program for executing the method is recorded.
선박은 물 위로 이동할 수 있는 구조물, 넓게는 물 위의 교통기관을 총칭한다. 종래의 항로 시스템은 전자 해도 상의 최단의 경로를 검색하여 제공할 뿐이었으나, 최근에는 기상 정보를 이용한 경제적인 항로를 제공하는 기술이 개발되고 있다.A ship is a structure that can move on water, and broadly means of transportation on water. Conventional route systems only search for and provide the shortest route on the electronic chart, but recently, a technology for providing an economic route using weather information has been developed.
이러한 기상 정보는 환경에 대한 예보데이터를 활용하는데 필연적으로 예측 오차를 포함하고 있다. 이러한 환경 예보데이터의 오차는 시간이 경과함에 따라 기하 급수적으로 증가하게 된다.Such weather information inevitably includes prediction errors in utilizing forecast data for the environment. The error of the environmental forecast data increases exponentially with time.
현재 제안되고 있는 경제 운항 기법 즉, 최적 항로 도출 기법은 전술한 환경 예보데이터의 오차를 고려하지 않은 채 결정론적(deterministic) 방법을 사용해서 구하고 있다. 이 경우, 초기 조건과 예측 모델이 가지는 오차가 결과 값에 그대로 반영되어, 실제 값과 예측 값 간의 괴리가 클 수 밖에 없다.The currently proposed economic navigation method, that is, the optimal route derivation method, is obtained using a deterministic method without considering the error of the above-mentioned environmental forecast data. In this case, the error between the initial condition and the prediction model is reflected as it is in the result value, and the difference between the actual value and the prediction value is inevitable.
도 1은 선박의 최적항로 도출 시스템의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 종래기술에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 주요 알고리즘 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing an algorithm of an optimal route derivation system of a ship, and FIG. 2 is a schematic diagram of a main algorithm of an optimal route derivation system of a ship according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 선박의 최적항로 도출 시스템의 알고리즘은 선박의 데이터 및 운항정보를 입력 받아 초기 운항 경로를 산출하고, 이렇게 산출된 초기 운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 분할된 단위거리에 각각의 최적화 경로를 도출하여 최적항로를 도출하도록 하고 있다. 이때, 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출하는 알고리즘은 도 2에 도시한 바와 같이, 속도와 방향의 조합으로 후보 경로를 도출하고 환경인자 정보를 통한 저항값을 산출한 뒤 이를 통한 FOC가 최소가 되는 경로를 최적항로로 도출하게 된다. 이때 환경인자 정보는 앞서 언급한 환경 예보데이터로서 오차를 고려하지 않은 결정론적 방법을 사용하기 때문에 특정 값으로 반영된다. 통상 경제운항 성능의 경우 최장 20여일의 항로를 예측해야 하는데, 대략 3일 정도 이후에는 해당 환경 예보데이터의 값의 오차가 급격하게 상승하게 된다. 이 경우 환경 예보데이터의 불확실성에 기반하여 결국 항로를 재설정하여야 하는 번거로움이 있고, 그에 따른 불필요한 연료소모도 발생하게 된다.As shown in FIG. 1, the algorithm of the ship's optimal route derivation system receives the ship's data and flight information, calculates the initial flight path, and divides the calculated initial flight path into a plurality of unit distances to divide the unit. The optimal route is derived by deriving each optimization route at a distance. At this time, the algorithm for deriving each optimization path to the divided unit distance, as shown in FIG. 2, derives the candidate path by the combination of speed and direction, calculates the resistance value through the environmental factor information, and FOC through it. The path that becomes the minimum is derived as the optimal route. At this time, the environmental factor information is reflected as a specific value because it uses the deterministic method without considering errors as the above-mentioned environmental forecast data. Normally, in the case of economic operation performance, it is necessary to predict a route of up to 20 days, but after about 3 days, the error in the value of the corresponding environmental forecast data increases rapidly. In this case, there is a hassle of resetting the route based on the uncertainty of the environmental forecast data, and unnecessary fuel consumption is also generated.
한편, 최근 기후의 예측 방법으로 앙상블 예측 방법이 각광을 받고 있다. 앙상블 예측 방법이란 초기 조건에 의도적으로 통계적인 방법을 통해 불확실성을 가진 오차를 포함하고, 예측 모델이 주는 결과 값을 범위의 값으로 취해서, 이들의 평균을 취해 결과 값을 산정하는 예측 모델이다. 이러한 앙상블 예측 방법은 측정이 불가능한 미세한 요동이나 관측 값의 오차들로 인해 예측 모델의 예측 시간이 길어짐에 따라 오차가 더 커지는 경향을 가지는 분야, 예를 들면, 기후의 예측 방법과 같은 분야에서 주목하고 있다.On the other hand, the ensemble prediction method has recently been spotlighted as a method for predicting climate. The ensemble prediction method is a prediction model that includes errors with uncertainty through deliberate statistical methods in the initial conditions, takes the result value given by the prediction model as a range value, and takes the average of them to calculate the result value. This ensemble prediction method pays attention in the field where the error tends to become larger as the prediction time of the prediction model becomes longer due to minute fluctuations that cannot be measured or errors in observation values, for example, in the field of climate prediction methods. have.
그러나, 선박의 경제적 운항의 관점에서 최적항로를 도출함에 있어 여전히 환경 하중 해석 시 불확실성을 고려하지 않은 고정된 값을 기반으로 해석을 수행하고 있는 바 선박의 경제운항 성능의 해석에 관련한 다양한 기법에 있어서도 이러한 불확실성을 고려할 필요가 있다.However, in deriving the optimal route from the viewpoint of economic operation of the ship, the analysis is still performed based on a fixed value that does not consider uncertainty when analyzing the environmental load. It is necessary to take this uncertainty into account.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 운항 경로에 따라 변화하는 해역의 환경 변화를 고려함에 있어 선박의 환경 하중 예측 값을, 현실의 불확실성을 포함한 확률분포의 값으로 예측하여 예측 오차를 줄일 수 있는 선박의 최적 운항경로를 도출하는 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는데 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and the object of the present invention is to estimate the environmental load of a ship, including the uncertainty of reality, in consideration of changes in the environment of a sea area that changes depending on the ship's flight path. Disclosed is a system and method for deriving an optimal operating route of a ship capable of reducing prediction errors by predicting a value of a probability distribution, and a computer-readable recording medium in which a computer program for executing the method is recorded on a computer.
본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템은, 선박의 최적항로를 도출하기 위한 선박 최적항로 도출 장치 및 상기 선박 최적항로 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 선박의 최적항로를 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 상기 선박의 데이터, 운항정보와, 소정 위치에서의 환경인자 정보 및 환경인자 정보의 오차범위 설정치가 저장되어 있으며, 상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출하고, 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출하되, 상기 최적화 경로의 도출은 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보와 상기 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고 상기 전저항 값을 통해 FOC(Fuel Oil Consumption)가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 한다.The optimal route derivation system of a ship according to an aspect of the present invention is a vessel optimal route derivation device for deriving an optimal route of a ship, and a device database in which various data of the vessel optimal route derivation device are stored. As a system for deriving, the device database stores the ship's data, flight information, and environmental parameter information at a predetermined location, and an error range setting value of the environment factor information. And calculating an initial flight route using flight information, and dividing the calculated initial flight route into a plurality of unit distances to derive each optimization route to the divided unit distance, wherein the optimization route is derived from the unit distance. A plurality of candidate routes are derived for each, and the derived plurality of candidate routes Thus, by using the environmental factor information and the error range setting value of the environmental factor information, a total resistance value is derived, and a path through which the FOC (Fuel Oil Consumption) is minimized is selected as a final path candidate through the total resistance value. do.
또한, 상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보를 초기 조건으로 하고, 상기 초기 조건에 상기 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 반영하여 상기 선박의 전저항 값을 범위 값으로 도출하고, 상기 도출된 범위 값의 평균 값을 활용하여 상기 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정할 수 있다.In addition, the vessel optimal route derivation device, the initial parameter, the environmental factor information in the plurality of candidate routes derived, and reflects the set value of the error range of the environmental factor information in the initial condition, the total resistance value of the ship Derived as a range value, and using the average value of the derived range value, the path with the smallest FOC can be selected as a final path candidate.
또한, 상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원으로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함할 수 있다.In addition, the ship's data includes any one or more from the group consisting of the ship's linear information, the ship's propeller information, the ship's submerged superstructure information, the ship's speed and direction information, the surface area, and the main resources of the engine, Information may include a starting point and an arrival point.
또한, 상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍(storm) 및 너울(swell)로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 소정 위치는 경도와 위도로 특정될 수 있다.In addition, the environmental factor information includes any one or more from the group consisting of waves, wind, tide, storm, and swell, and the predetermined position may be specified by longitude and latitude.
또한, 상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울이며, 상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.In addition, the environmental factor information is wave, wind, tide, storm and swell, and the FOC can be calculated by the following equation.
FOC = [RC + RWA + RWI + RCU + RST + RSW] * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)FOC = [R C + R WA + R WI + R CU + R ST + R SW ] * Speed * Time * Engine Efficiency (SFOC)
(여기서, RC 는 정수 저항, RWA 는 파도 저항, RWI 는 바람 저항, RCU 는 조류 저항, RST 는 폭풍 저항, RSW는 너울 저항)(Where R C is integer resistance, R WA is wave resistance, R WI is wind resistance, R CU is tidal resistance, R ST is storm resistance, R SW is swell resistance)
또한, 상기 장치 데이터베이스에는 제한조건 정보를 더 포함하고, 상기 제한조건 정보는 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 판단하여 위반하지 않는 경우 선박의 최적항로로 도출할 수 있다.In addition, the device database further includes constraint information, and the constraint information includes any one or more from the group consisting of sailing time, exercise conditions, whether or not a land zone is present, whether a danger zone is present, and whether a border line is present, and the final route candidate It can be determined whether the route selected as violating the above constraint information does not violate, and can be derived as an optimal route of the ship.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적항로 도출 방법은, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 입력하는 제 1 단계; 상기 입력된 선박의 데이터 및 운항정보를 통해 초기운항 경로를 산출하는 제 2 단계; 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하는 제 3 단계; 및 상기 분할된 단위 거리에 각각 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계;를 포함하고, 상기 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계는, 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 환경인자 정보와, 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고, 상기 전저항 값을 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 한다. In addition, a method for deriving an optimal route of a ship according to an aspect of the present invention includes: a first step of inputting data and operation information of the ship; A second step of calculating an initial flight route through the input ship data and flight information; A third step of dividing the calculated initial operating route into a plurality of unit distances; And a fourth step of deriving an optimization path to each of the divided unit distances. In the fourth step of deriving the optimization path, a plurality of candidate routes are derived for each of the unit distances, and the derived plurality of It is characterized in that the total resistance value is derived by using the environmental factor information and the error range setting value of the environmental factor information in the candidate route, and the path for which the FOC is the smallest is selected as the final route candidate through the total resistance value.
또한, 상기 제 4 단계는, 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보를 초기 조건으로 하고, 상기 초기 조건에 상기 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 반영하여 상기 선박의 전저항 값을 범위 값으로 도출하고, 상기 도출된 범위 값의 평균 값을 활용하여 상기 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정할 수 있다. In addition, in the fourth step, the environmental factor information is set as an initial condition in the derived plurality of candidate routes, and the total resistance value of the ship is reflected in the initial condition by reflecting the error range setting value of the environmental factor information. The path to which the FOC becomes the minimum may be selected as a final path candidate by deriving as and using the average value of the derived range value.
또한, 상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원으로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함할 수 있다.In addition, the ship's data includes any one or more from the group consisting of the ship's linear information, the ship's propeller information, the ship's submerged superstructure information, the ship's speed and direction information, the surface area, and the main resources of the engine, Information may include a starting point and an arrival point.
또한, 상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 소정 위치는 경도와 위로로 특정될 수 있다.In addition, the environmental factor information includes any one or more from the group consisting of waves, wind, tides, storms, and swells, and the predetermined position may be specified as longitude and upward.
또한, 상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울이며, 상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.In addition, the environmental factor information is wave, wind, tide, storm and swell, and the FOC can be calculated by the following equation.
FOC = [RC + RWA + RWI + RCU + RST + RSW] * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)FOC = [R C + R WA + R WI + R CU + R ST + R SW ] * Speed * Time * Engine Efficiency (SFOC)
(여기서, RC 는 정수 저항, RWA 는 파도 저항, RWI 는 바람 저항, RCU 는 조류 저항, RST 는 폭풍 저항, RSW는 너울 저항)(Where R C is integer resistance, R WA is wave resistance, R WI is wind resistance, R CU is tidal resistance, R ST is storm resistance, R SW is swell resistance)
또한, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 판단하는 제 5 단계를 더 포함하며, 상기 제 5 단계에서, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하지 않는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로를 선박의 최적항로로 도출하고, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로 다음으로 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정할 수 있다.In addition, a fifth step of determining whether the route selected as the final route candidate violates the constraint information, and in the fifth step, the route selected as the final route candidate violates the constraint information If it is determined not to be, the route selected as the final route candidate is derived as the optimal route of the ship, and when the route selected as the final route candidate is determined to violate the constraint information, the route selected as the final route candidate After the route, the route with the smallest FOC can be selected as the final route candidate.
또한, 상기 제한조건 정보는 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the restriction information may include any one or more from the group consisting of sailing time, exercise conditions, whether or not a land zone, a danger zone, and whether or not a border line exists.
또한 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a computer-readable recording medium in which a computer program for executing a method for deriving an optimal route of a ship according to the present invention is recorded on a computer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 항로 결정에 기준이 되는 선박의 환경 하중 예측 값을, 현실의 불확실성을 포함한 확률분포의 값으로 예측할 수 있어, 환경 하중 예측 편향에 따른 항로 예측 오차를 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the predicted value of the environmental load of the ship, which is the basis for determining the route of the ship, can be predicted as the value of the probability distribution including the uncertainty of reality, thereby reducing the error of predicting the route due to the predicted bias of the environmental load. Can be.
또한, 환경 하중 예측 편향에 따른 항로 예측 오차를 줄임으로써, 종래 결정론적 방법을 사용하는 경우에 수반되는 항로 재설정과 그에 따른 불필요한 연료 소모도 줄일 수 있다.In addition, by reducing the route prediction error due to the environmental load prediction deflection, it is also possible to reduce the re-routing and unnecessary fuel consumption accompanying the conventional deterministic method.
도 1은 선박의 최적항로 도출 시스템의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 종래기술에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 주요 알고리즘 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 주요 알고리즘 구성도이다.
도 5는 본 발명의 추가 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 주요 알고리즘 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing an algorithm of a system for deriving an optimal route of a ship.
2 is a schematic diagram of a main algorithm of an optimal route derivation system of a ship according to the prior art.
3 is a configuration diagram of an optimal route derivation system of a ship according to the present invention.
4 is a diagram illustrating a main algorithm of an optimal route derivation system of a ship according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a main algorithm of an optimal route derivation system of a ship according to a further embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail.
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.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
및/또는 이라는 용어가 등장하는 경우 이는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or when the term appears, includes a combination of a plurality of related description items or any one of a plurality of related description items.
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.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms “include” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, component parts or combinations thereof described in the specification, one or more other features or It should be understood that the presence or addition possibilities of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
이하에서, 도 3 내지 5를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a system and method for deriving an optimal route of a ship according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 주요 알고리즘 구성도이며, 도 5는 본 발명의 추가 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 주요 알고리즘 구성도이다.3 is a configuration diagram of an optimal route derivation system of a ship according to the present invention, and FIG. 4 is a main algorithm configuration diagram of an optimal route derivation system of a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a further embodiment of the present invention It is the main algorithm configuration diagram of the optimal route derivation system of the ship according to the example.
경제운항의 관점에서 선박의 최적항로를 도출하기 위해서는 복수의 운항 가능한 항로를 가정하고 각 항로를 운항함에 있어 환경인자 정보를 고려하여 선박에 발생하는 전저항을 구하고, 이렇게 구한 전저항을 통해 선박의 연료 소모량(FOC)을 구한 뒤, 복수의 운항 가능한 항로 중 연료 소모량이 최소가 되는 항로를 최적의 항로로 도출한다. 본 발명에 있어서 주요 특징부는 선박에 발생하는 전저항을 구함에 있어 환경 하중에 대한 예측 값을 어느 특정의 값으로 활용하는 것이 아닌 앙상블 예측 방법을 활용하는 점에 있다. 구체적으로는, 초기 환경 하중 조건에 의도적인 오차를 부여하여 환경 하중에 대한 예측 모델이 주는 결과 값을 범위의 값으로 취하고, 이러한 범위 값의 평균 값을 통해 선박에 발생하는 전저항을 구한 뒤, 선박의 연료 소모량이 최소가 되는 항로를 최적의 항로로 도출하는 점에 특징이 있다.In order to derive the optimal route for the ship from the viewpoint of economic operation, it is assumed that a plurality of operational routes are available, and the total resistance generated in the ship is obtained by considering environmental factor information in operating each route. After obtaining the fuel consumption (FOC), a route in which fuel consumption is the minimum among a plurality of operational routes is derived as an optimal route. The main feature of the present invention is that the ensemble prediction method is used instead of using the predicted value for the environmental load as a specific value in obtaining the total resistance generated in the ship. Specifically, the intentional error is given to the initial environmental load condition, and the result value given by the predictive model for the environmental load is taken as the value of the range, and after obtaining the total resistance occurring in the ship through the average value of these range values, It is characterized by deriving the route that minimizes the fuel consumption of the ship as the optimal route.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템은, 선박의 최적항로를 도출하기 위한 선박 최적항로 도출 장치(100) 및 상기 선박 최적항로 도출 장치(100)의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스(200)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the optimal route derivation system of a ship according to an aspect of the present invention includes a ship optimal
상기 장치 데이터베이스(200)에는 상기 선박의 데이터, 운항정보와, 소정 위치에서의 환경인자 정보 및 환경인자 정보의 오차범위 설정치가 저장되어 있다.The
선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요 재원 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The ship's data may include any one or more of the ship's linear information, the ship's propeller information, the ship's submerged superstructure information, the ship's speed and direction information, the surface area, and the engine's major resources.
운항정보는 선박의 출발지점과 도착지점을 포함할 수 있다.Flight information may include the ship's origin and destination.
환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 소정 위치는 경도와 위도로 특정될 수 있다. 이러한 파도, 바람, 조류, 폭풍 또는 너울에 관한 정보는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 유럽중기예보센터), NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration, 미국국립해양대기국), NDBC(National Data Buoy Center, 국가부표자료센터) 등 다양한 소스(source)를 통해 획득할 수 있으며, 특히, 조류에 관한 정보는 대양 순환 모델의 하나인 HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model) 등의 소스를 통해 획득할 수 있다.The environmental factor information may include any one or more of waves, wind, tides, storms, and swells, and a predetermined location may be specified by longitude and latitude. Information on these waves, winds, tides, storms, or tides can be found at the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), National Data Bureau of the United States (NDBC), and the National Data Buoy. Center, National Buoy Data Center), and other sources. In particular, information about algae can be obtained through sources such as HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), one of the ocean circulation models.
선박 최적항로 도출 장치(100)는, 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출한다. 이때 초기운항 경로는 물리적으로 최단 거리일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 기술에 따라 다양한 방법과 알고리즘을 적용하여 초기운항 경로를 산출할 수 있다.The ship optimal
이어서 상기 선박 최적항로 도출 장치(100)는, 상기 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하고 이렇게 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출한다.Subsequently, the ship optimal
여기서 단위 거리란 선박의 출발지점과 도착지점을 고려하여 선박의 항로를 결정함에 있어 항로를 등간격의 복수 구간을 구획하고 구획된 복수의 구간 중 최소 단위가 되는 거리를 의미하며 통상 선박이 6시간 동안 운항할 수 있는 거리 또는 200km일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며 선박의 운항 거리에 따라 적절한 거리로 구간을 구획할 수 있음은 물론이다.Here, the unit distance means a distance that divides a route into multiple sections of equal intervals and becomes a minimum unit among a plurality of divided sections in determining the route of the ship in consideration of the ship's origin and destination. It may be a distance that can be operated during or 200 km, but is not limited thereto, and of course, a section may be divided into an appropriate distance according to the operating distance of the ship.
상기 선박 최적항로 도출 장치(100)는 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출한다. 이때 최적화 경로는 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 이렇게 도출된 복수개의 후보 항로에서 환경인자 정보와 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고 이렇게 도출된 전저항 값을 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정한다.The ship optimal
통상, 선박 엔진(기관)에서 발생하는 동력은 추진기를 작동하게 되며, 선체가 받는 저항보다 더 크기 때문에 선체를 이동시키게 된다. 선박이 항해하기 위해 받는 저항은 마찰저항, 조파저항, 와류저항 및 공기저항 등 다양한 저항이 존재하며, 이들 전체의 합을 전저항(RT)이라 한다.Normally, the power generated by the ship engine (engine) operates the propeller, and the hull is moved because it is larger than the resistance received by the hull. Various resistances such as friction resistance, wave resistance, vortex resistance, and air resistance exist for the ship to sail, and the sum of these is called total resistance (R T ).
이러한 전저항 값을 도출함에 있어, 위도와 경도로 특정되는 후보 항로에 있어서의 환경인자 정보를 초기 조건으로 하여, 상기 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 반영하여 전저항 값을 범위 값으로 도출한다. 이렇게 도출된 범위 값의 평균 값을 활용하여 선박의 단위 시간당 소모되는 연료의 질량 값인 FOC를 구하고, 이러한 FOC가 최소가 경로를 최종 경로 후보로 선정하게 된다.In deriving the total resistance value, the environmental resistance information in the candidate route specified by latitude and longitude is used as an initial condition, and the total resistance value is derived as the range value by reflecting the error range setting value of the environmental factor information. By using the average value of the range values derived in this way, the FOC, which is the mass value of fuel consumed per unit time of the ship, is obtained, and the minimum route is selected as the final route candidate.
FOC는 선박 엔진의 동력과, 엔진효율 즉, 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보의 곱을 통해 산출할 수 있다. 선박이 전저항(RT)을 받으면서 속도 V[m/s]로 항해하기 위해 필요한 동력 P[kW]는 P = (RT)·V 로 표시할 수 있다. 따라서, FOC는 전저항 * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)를 통해 산출할 수 있다.The FOC can be calculated by multiplying the power of the ship engine with engine efficiency, that is, fuel oil consumption per output (SFOC) information. The power P [kW] required for the ship to sail at speed V [m / s] while receiving full resistance (R T ) can be expressed as P = (R T ) · V. Therefore, FOC can be calculated through total resistance * speed * time * engine efficiency (SFOC).
구체적으로 위도와 경로로 특정되는 후보 항로에 있어 파도, 바람, 조류, 폭풍 및/또는 너울의 환경인자 정보를 초기 조건으로 하여, 이러한 환경인자 정보에 대해 인위적인 오차범위를 부여하게 된다. 인위적인 오차범위는 환경인자 정보의 오차범위 설정치로서 유저가 임의의 값을 선택적으로 부여할 수 있으며, 예를 들면 5~10%의 오차범위를 설정치로 부여할 수 있다. 이렇게 부여된 오차범위 설정치를 활용하여 선박의 전저항 값을 범위 값으로 도출하고, 도출된 범위 값의 평균 값을 전저항의 최종 값으로 하여 FOC를 구한다.Specifically, in the candidate route specified by latitude and path, the environmental factor information of waves, wind, tide, storm, and / or swell is set as an initial condition, and an artificial error range is given to the environmental factor information. The artificial error range is an error range setting value of environmental factor information, and a user can selectively give an arbitrary value, for example, an error range of 5-10% can be given as a set value. By using the error range set value given in this way, the total resistance value of the ship is derived as the range value, and the FOC is obtained by using the average value of the derived range values as the final value of the total resistance.
정리하면, FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.In summary, FOC can be calculated using the following equation.
FOC = [RC + RWA + RWI + RCU + RST + RSW] * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)FOC = [R C + R WA + R WI + R CU + R ST + R SW ] * Speed * Time * Engine Efficiency (SFOC)
(여기서, RC 는 정수 저항, RWA 는 파도 저항, RWI 는 바람 저항, RCU 는 조류 저항, RST 는 폭풍 저항, RSW는 너울 저항)(Where R C is integer resistance, R WA is wave resistance, R WI is wind resistance, R CU is tidal resistance, R ST is storm resistance, R SW is swell resistance)
여기서 각 환경인자 정보에 대한 저항 값을 도출하는 것은 공지된 방법에 따라 산출할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.Here, deriving the resistance value for each environmental factor information can be calculated according to a known method, and detailed description thereof will be omitted.
상기한 바에 따라 산출된 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하게 된다.As a result, the path with the smallest FOC calculated is selected as a final path candidate.
한편, 상기 장치 데이터베이스(200)에는 제한조건 정보를 더 포함할 수 있다. 여기서 제한조건 정보라 함은, 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선 여부로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
선박 최적항로 도출 장치(100)는, 앞서 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기한 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 판단하고 이를 위반하지 않는 경우 선박의 최적항로로 도출된다.The vessel optimal
이하에서는, 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for deriving an optimal route of a ship according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
먼저 선박의 데이터 및 운항정보를 입력한다. 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요 재원 중 어느 하나 이상을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함한다.First, enter the ship's data and flight information. The ship's data includes, but is not limited to, one or more of linear information of the ship, propeller information of the ship, information on the superstructure of the ship, information about the speed and direction of the ship, surface area, and major resources of the engine. Flight information includes departure and arrival points.
그리고 입력된 선박의 데이터 및 운항정보에 기초하여 초기운항 경로를 산출하는데, 이때 초기운항 경로는 물리적으로 최단 거리일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 기술에 따라 다양한 방법과 알고리즘을 적용하여 초기운항 경로를 산출할 수 있다.In addition, the initial operation route is calculated based on the input data and operation information of the ship, and the initial operation route may be a physically shortest distance. However, the present invention is not limited thereto, and various methods and algorithms may be applied according to a known technique to calculate an initial flight route.
다음으로, 앞서 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할한다. Next, the initial operation route calculated above is divided into a plurality of unit distances.
단위 거리란 선박의 출발지점과 도착지점을 고려하여 선박의 항로를 결정함에 있어 전체 항로를 등간격의 복수 구간으로 구획하고 이렇게 구획된 복수의 구간 중 최소 단위가 되는 거리를 의미한다. 통상 선박이 6시간 동안 운항할 수 있는 거리 또는 200km일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며 선박의 운항 거리에 따라 적절한 거리로 구간을 구획할 수 있음은 앞서 살펴본 바와 같다.The unit distance refers to a distance that divides the entire route into multiple sections of equal intervals and determines the minimum unit among the plurality of sections thus divided in determining the route of the ship in consideration of the ship's departure and arrival points. Normally, the vessel may be operated for 6 hours or may be 200 km, and the present invention is not limited thereto, and the section may be divided into an appropriate distance according to the ship's operating distance.
다음으로, 이렇게 분할된 단위 거리에 각각 최적화 경로를 도출한다.Next, an optimization path is derived for each of the divided unit distances.
이때, 최적화 경로를 도출하는 것은 단위 거리별로 복수의 후보 항로를 도출하고, 도출된 복수의 후보 항로에서 환경인자 정보와 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고, 상기 전저항 값을 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정한다.At this time, deriving an optimization path derives a plurality of candidate routes for each unit distance, derives a total resistance value by using an error range setting value of environmental factor information and environmental factor information from the derived plurality of candidate routes, and derives the total resistance value. The path through which the FOC becomes the minimum through the value is selected as the final path candidate.
여기서 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 이러한 환경인자 정보는 도출된 후보 항로의 위도와 경도에 따라 특정될 수 있으며, 이들에 대한 정보는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 유럽중기예보센터), NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration, 미국국립해양대기국), NDBC(National Data Buoy Center, 국가부표자료센터) 등 다양한 소스(source)를 통해 획득할 수 있으며, 특히, 조류에 관한 정보는 대양 순환 모델의 하나인 HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model) 등의 소스를 통해 획득할 수 있다.Here, the environmental factor information may include any one or more from the group consisting of waves, wind, tidal currents, storms, and swells, and such environmental factor information may be specified according to the latitude and longitude of the derived candidate route, and for these Information can be obtained from various sources such as ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts), NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), NDBC (National Data Buoy Center, National Buoy Data Center), etc. ), And, in particular, information about algae can be obtained through a source such as HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), which is one of the ocean circulation models.
전술한 바와 같이 상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.As described above, the FOC may be calculated through the following equation.
FOC = [RC + RWA + RWI + RCU + RST + RSW] * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)FOC = [R C + R WA + R WI + R CU + R ST + R SW ] * Speed * Time * Engine Efficiency (SFOC)
(여기서, RC 는 정수 저항, RWA 는 파도 저항, RWI 는 바람 저항, RCU 는 조류 저항, RST 는 폭풍 저항, RSW는 너울 저항)(Where R C is integer resistance, R WA is wave resistance, R WI is wind resistance, R CU is tidal resistance, R ST is storm resistance, R SW is swell resistance)
보다 구체적으로, 최적화 경로를 도출하는 것은 복수개 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 이렇게 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 해당 항로의 위치 즉, 경도와 위도로 특정된 위치에서의 환경인자 정보를 초기 조건으로 하여, 인위적인 오차범위인, 환경인자 정보의 오차범위 설정치를 반영하여 선박의 전저항 값을 범위 값으로 도출한다. 이렇게 도출된 선박의 전저항의 범위 값의 평균 값을 최종 값으로 하여 상기한 식을 통해 FOC를 산출한다. 이렇게 구해진 FOC가 최소가 되는 경로가 해당 단위 거리에 있어서의 최종 경로 후보로 선정된다.More specifically, deriving an optimization path derives a plurality of candidate routes with a combination of direction and speed for each of a plurality of divided unit distances, and a position of a corresponding route, i.e., hardness and The environment resistance information at the location specified by latitude is used as an initial condition, and the total resistance value of the ship is derived as the range value by reflecting the error range setting value of the environmental factor information, which is an artificial error range. The FOC is calculated through the above-described equation, using the average value of the range value of the total resistance of the ship thus derived as the final value. The path in which the FOC obtained in this way is the minimum is selected as the final path candidate in the unit distance.
상기와 같이 선정된 최종 경로 후보에 있어, 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 추가로 판단할 수 있다. 이를 통해 제한조건 정보를 위반하지 않는 것으로 판별되는 경우에는 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 선박의 최적항로로서 도출되고 반대로, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로 다음으로 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하고 다시 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 판단한다. 이렇게 반복하여 최종 도출된 경로가 단위 거리마다 선박의 최적항로로 도출되게 된다.In the final route candidate selected as described above, whether to violate the constraint information may be additionally determined. Through this, if it is determined not to violate the constraint information, the route selected as the final route candidate is derived as the optimal route of the ship, and, conversely, the route selected as the final route candidate is determined to violate the constraint information If it is, then the path with the smallest FOC is selected as the final path candidate after the path selected as the final path candidate, and it is determined whether the constraint information is violated again. By repeating like this, the final route is derived as the optimal route for each unit distance.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to examples shown in the drawings. However, the present invention is not limited to this, and various modifications or other embodiments belonging to the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the true protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
100: 선박 최적항로 도출 장치 200: 장치 데이터베이스100: vessel optimal route deriving device 200: device database
Claims (14)
상기 장치 데이터베이스에는 상기 선박의 데이터, 운항정보와, 경도와 위도로 특정된 위치에서의 환경인자 정보 및 환경인자 정보의 의도적 오차범위 설정치가 저장되어 있으며,
상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출하고, 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출하되,
상기 최적화 경로의 도출은 상기 의도적 오차범위 설정치를 적용한 앙상블 예측알고리즘을 사용하는 것으로, 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보와 상기 환경인자 정보의 의도적 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고 상기 전저항 값을 통해 FOC(Fuel Oil Consumption)가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하되,
상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보를 초기 조건으로 하고, 상기 초기 조건에 상기 환경인자 정보의 의도적 오차범위 설정치를 반영하여 상기 선박의 전저항 값을 범위 값으로 도출하고, 상기 도출된 범위 값의 평균 값을 활용하여 상기 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하며,
상기 의도적 오차범위 설정치는 10%이며, 상기 도출된 복수개의 후보 항로 각각에 대하여 상기 의도적 오차범위 설정치인 10%를 상기 의도적 오차범위의 최대값으로 하여 n개로 균등분할하고 상기 n개로 분할된 의도적 오차범위 설정치를 상기 환경인자 정보에 반영하여 상기 선박의 전저항 값을 n개로 산출하고, 상기 도출된 n개의 값의 평균 값을 활용하여 상기 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.A system for deriving an optimal route of a ship by a vessel optimal route derivation device for deriving an optimal route of a ship and a device database in which various data of the vessel optimal route derivation device are stored,
In the device database, the ship's data, flight information, and environmental factor information at a location specified by longitude and latitude and intentional error range settings of environmental factor information are stored,
The ship optimal route derivation device calculates an initial flight route using the ship's data and flight information, and divides the calculated initial flight route into a plurality of unit distances to optimize each route to the divided unit distance. Derive,
Derivation of the optimization path is by using an ensemble prediction algorithm to which the intentional error range setting value is applied, and a plurality of candidate routes are derived for each unit distance, and the environmental factor information and the environmental factor information are derived from the derived multiple candidate routes. By deriving the total resistance value by using the intentional error range setting value of, and selecting the path with the minimum FOC (Fuel Oil Consumption) through the total resistance value as the final path candidate,
Deriving the total resistance value of the ship as a range value by setting the environmental factor information as an initial condition in the plurality of derived candidate routes, and reflecting an intentional error range setting value of the environmental factor information in the initial condition, and deriving the derived value. Using the average value of the range values, the path with the smallest FOC is selected as the final path candidate,
The intentional error range setting value is 10%, and for each of the derived plurality of candidate routes, the intentional error range setting value 10% is equally divided into n as the maximum value of the intentional error range, and the intentional error divided into n pieces The range setting value is reflected in the environmental factor information, and the total resistance value of the ship is calculated to n, and the route having the smallest FOC is selected as the final route candidate by using the derived average value of n values. Optimal route derivation system for ships.
상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원으로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.According to claim 1,
The ship's data includes any one or more from the group consisting of ship's linear information, ship's propeller information, ship's submerged superstructure information, ship's speed and direction information, surface area and engine's main resources,
Said flight information is the optimal route derivation system of the ship, characterized in that it includes a departure point and an arrival point.
상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍(storm) 및 너울(swell)로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.According to claim 1,
The environmental factor information is a wave, wind, tide, storm (storm) and swell (swell) from the group consisting of at least one or more vessels, characterized in that the system for deriving the optimal route.
상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울이며,
상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
FOC = [RC + RWA + RWI + RCU + RST + RSW] * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)
(여기서, RC 는 정수 저항, RWA 는 파도 저항, RWI 는 바람 저항, RCU 는 조류 저항, RST 는 폭풍 저항, RSW는 너울 저항)The method of claim 4,
The environmental factor information is wave, wind, tide, storm, and swell,
The FOC is an optimal route derivation system of a vessel, characterized in that calculated through the following equation.
FOC = [R C + R WA + R WI + R CU + R ST + R SW ] * Speed * Time * Engine Efficiency (SFOC)
(Where R C is integer resistance, R WA is wave resistance, R WI is wind resistance, R CU is tidal resistance, R ST is storm resistance, R SW is swell resistance)
상기 장치 데이터베이스에는 제한조건 정보를 더 포함하고,
상기 제한조건 정보는 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 판단하여 위반하지 않는 경우 선박의 최적항로로 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.According to claim 1,
The device database further includes constraint information,
The restriction information includes any one or more from the group consisting of voyage time, exercise conditions, whether or not a land zone, a danger zone, and whether or not a border line exists,
The optimal route derivation system of a ship, characterized in that if the route selected as the final route candidate violates the restriction information and does not violate, the route is determined as the optimal route of the ship.
상기 선박의 데이터 및 운항정보를 입력하는 제 1 단계;
상기 입력된 선박의 데이터 및 운항정보를 통해 초기운항 경로를 산출하는 제 2 단계;
상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하는 제 3 단계; 및
상기 분할된 단위 거리에 각각 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계;
를 포함하고,
상기 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계는 의도적 오차범위 설정치를 적용한 앙상블 예측알고리즘을 사용하는 것으로, 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수개의 후보 항로는 위도와 경로로 특정되며, 상기 위도와 경도로 측정된 후보 항로에 있어서의 환경인자 정보와, 환경인자 정보의 의도적 오차범위 설정치를 활용하여 전저항 값을 도출하고, 상기 전저항 값을 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하되,
상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 환경인자 정보를 초기 조건으로 하고, 상기 초기 조건에 상기 환경인자 정보의 의도적 오차범위 설정치를 반영하여 상기 선박의 전저항 값을 범위 값으로 도출하고, 상기 도출된 범위 값의 평균 값을 활용하여 상기 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하며,
상기 의도적 오차범위 설정치는 10%이며, 상기 도출된 복수개의 후보 항로 각각에 대하여 상기 의도적 오차범위 설정치인 10%를 상기 의도적 오차범위의 최대값으로 하여 n개로 균등분할하고 상기 n개로 분할된 의도적 오차범위 설정치를 상기 환경인자 정보에 반영하여 상기 선박의 전저항 값을 n개로 산출하고, 상기 도출된 n개의 값의 평균 값을 활용하여 상기 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.As a method of deriving the optimal route of the ship,
A first step of inputting data and operation information of the ship;
A second step of calculating an initial flight route through the input ship data and flight information;
A third step of dividing the calculated initial operating route into a plurality of unit distances; And
A fourth step of deriving an optimization path to each of the divided unit distances;
Including,
The fourth step of deriving the optimization path is to use an ensemble prediction algorithm to which an intentional error range setting value is applied, and a plurality of candidate routes are derived for each unit distance, and the derived plurality of candidate routes are specified by latitude and path Then, the environment resistance information in the candidate route measured by the latitude and longitude and the intentional error range setting value of the environment factor information are used to derive the total resistance value, and the path through which the FOC is minimized through the total resistance value is determined. Selected as the final route candidate,
Deriving the total resistance value of the ship as a range value by setting the environmental factor information as an initial condition in the plurality of derived candidate routes, and reflecting an intentional error range setting value of the environmental factor information in the initial condition, and deriving the derived value. Using the average value of the range values, the path with the smallest FOC is selected as the final path candidate,
The intentional error range setting value is 10%, and for each of the derived plurality of candidate routes, the intentional error range setting value 10% is equally divided into n as the maximum value of the intentional error range, and the intentional error divided into n pieces The range setting value is reflected in the environmental factor information, and the total resistance value of the ship is calculated to n pieces, and the route having the smallest FOC is selected as a final route candidate by utilizing the derived average value of n values. How to derive the optimal route for ships.
상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원으로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.The method of claim 7,
The ship's data includes any one or more from the group consisting of ship's linear information, ship's propeller information, ship's submerged superstructure information, ship's speed and direction information, surface area and engine's main resources,
The operation information is a method for deriving an optimal route for a vessel, characterized in that it includes a departure point and an arrival point.
상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.The method of claim 7,
The environmental factor information includes a wave, wind, tidal currents, storms, and troughs.
상기 환경인자 정보는 파도, 바람, 조류, 폭풍 및 너울이며,
상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
FOC = [RC + RWA + RWI + RCU + RST + RSW] * 속도 * 시간 * 엔진효율(SFOC)
(여기서, RC 는 정수 저항, RWA 는 파도 저항, RWI 는 바람 저항, RCU 는 조류 저항, RST 는 폭풍 저항, RSW는 너울 저항)The method of claim 10,
The environmental factor information is wave, wind, tide, storm, and swell,
The FOC is a method for deriving the optimal route for a vessel, characterized in that calculated through the following equation.
FOC = [R C + R WA + R WI + R CU + R ST + R SW ] * Speed * Time * Engine Efficiency (SFOC)
(Where R C is integer resistance, R WA is wave resistance, R WI is wind resistance, R CU is tidal resistance, R ST is storm resistance, R SW is swell resistance)
상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 제한조건 정보를 위반하는지 여부를 판단하는 제 5 단계를 더 포함하며,
상기 제 5 단계에서, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하지 않는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로를 선박의 최적항로로 도출하고,
상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건 정보를 위반하는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로 다음으로 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.The method of claim 7,
And a fifth step of determining whether the route selected as the final route candidate violates the constraint information,
In the fifth step, when it is determined that the route selected as the final route candidate does not violate the constraint information, the route selected as the final route candidate is derived as an optimal route of the ship,
When it is determined that the route selected as the final route candidate violates the constraint information, the optimal route of the ship is characterized in that the route having the smallest FOC is selected as the final route candidate after the route selected as the final route candidate. Ways to draw routes.
상기 제한조건 정보는 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.The method of claim 12,
The constraint information includes a navigation time, exercise conditions, whether or not land zones, danger zones and whether or not to include a border line, the method for deriving an optimal route for a vessel, characterized in that it includes at least one.
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