KR102130570B1 - 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법 - Google Patents

차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 방법은, 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 위치 기반 자동 항해 지원 방법에 있어서, 항로 관련 정보를 수신하는 과정; 상기 항로 관련 정보를 기반으로 하여 레그(leg) 정보를 추출 및 디스플레이하는 과정; 상기 레그 정보를 기반으로 자동 항해할 구간을 미리 설정하는 과정; 함정이 설정된 구간에 진입 시, 자동 항해 제어 메시지를 생성하는 과정; 상기 자동 항해 제어 메시지를 오토파일럿(Autopilot)으로 전송하는 과정; 및 상기 오토파일럿과 연동하여 상기 오토파일럿이 자동 항해하도록 제어하는 과정을 포함한다.

Description

차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법{OPERATION METHOD OF LOCATION-BASED AUTOMATIC NAVIGATION SUPPORT SYSTEM FOR IMPROVING AUTOMATION FUNCTION OF NEXT-GENERATION SHIP'S INTERGRATED BRIDGE SYSTEM}
본 발명은 차세대 함정의 통합함교체계(IBS) 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법에 관한 것이다.
일반적인 항해 시스템에는 자율 운항을 수행하기 위한 기능이 없으며, 이를 위해서 제조사에 의해 추가 개발을 해야 한다. 이때 발생하는 문제는 기존에 운용 중인 오래된 장비의 소프트웨어 코드 수정 지원이 되지 않는 경우가 빈번하고, 제조사에서는 자동 항해 시스템이 적용된 새로운 시스템으로 교체하기를 권장하여 시스템 전체를 교체하는 비용이 발생한다.
또한 기존의 항해 시스템에서 운용중인 중요한 정보가 새로운 항해 시스템에서 호환이 지원되지 못하여 새로운 항해 시스템을 도입함으로 인해 기존 데이터를 활용할 수 없는 큰 문제점을 가지고 있다.
추가적으로, 자동 항해를 지원하기 위해 운용자에 의해 수동으로 명령을 수행해야 한다. 승조원이 감소하는 추세이기 때문에 함정 내 항해 시스템의 자율 운항이 요구된다.
본 발명은 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템에서 자동 항해 기능이 지원되는 방법을 제공한다.
본 발명은 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템에서 함정의 위치 정보와 항로 계획 정보를 이용하여 자동 항해를 자동으로 수행하는 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은, 위치 기반 자동 항해 지원 방법에 있어서, 항로 관련 정보를 수신하는 과정; 상기 항로 관련 정보를 기반으로 하여 레그(leg) 정보를 추출 및 디스플레이하는 과정; 상기 레그 정보를 기반으로 자동 항해할 구간을 미리 설정하는 과정; 함정이 설정된 구간에 진입 시, 자동 항해 제어 메시지를 생성하는 과정; 상기 자동 항해 제어 메시지를 오토파일럿(Autopilot)으로 전송하는 과정; 및 상기 오토파일럿과 연동하여 상기 오토파일럿이 자동 항해하도록 제어하는 과정을 포함한다.
본 발명은 자동 항해 기능이 가능할 수 있다.
본 발명은 자동 항해 기능이 없는 항해 장비에 간단한 연동만으로 자율 운항을 구성할 수 있으므로 시간과 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 기존 운용중인 장비의 경우 운용중인 데이터를 그대로 활용하면서 자동 항해 기능을 추가 할 수 있다.
본 발명은 SW 라이브러리로 제공할 수 있으며, 하나의 HW 시스템으로 구성하여 연동할 수 도 있다.
본 발명은 운용자에 의해 설정된 자동 항해 구간 정보를 바탕으로 선박이 해당 구간 진입 시 자동으로 자율 운항을 하기 때문에(자동 MFD 기능 수행 포함) 지능화된 항해 시스템을 적용함으로써 운용자가 더 중요한 업무에 집중할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템 구조도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LBAS 장치의 상세 블록 구성도;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템에서 경계수준이 높은 구역과 경계수준이 낮은 구역에서의 전시 예시도; 및
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템에서 위치 기반 자동 항해 지원 방법을 나타낸 흐름도.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 발명에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 발명에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 발명에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상술한 어떤 구성요소가 상술한 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 명세서에서 항로 정보와 항로 계획 정보를 동일한 의미이므로 혼용하여 사용하기로 한다.
본 명세서에 기재된 오토파일럿(Autopilot)은 항해사가 직접 방향타를 조작하지 않더라도 항해하고자 하는 방위를 미리 입력해 놓으면 항로를 유지하도록 하는 장치를 말한다.
또한 본 명세서에 기재된 변침점(way point : WP)은 자율 운항 선박(10)의 방향이 변경되어야 하는 지점을 의미하고, 인접하는 변침점 사이의 직선 경로를 레그(leg)라 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템 구조도를 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따른 위치 기반 자동 항해 지원 시스템(100)은 도 1을 참조하면, 라우트 플래너(route planner)(110), LBAS 소프트웨어(software ; SW)(120), 오토파일럿(130) 등을 포함한다. 상기 LBAS SW(120)는 LBAS 하드웨어(hardware : HW)(125)에서 구현될 수 있다. 이하에서 LBAS HW(125)는 LBAS 장치(125)로 칭하기로 한다.
상기 LBAS 장치(125)는 자동 항해를 위한 소프트웨어(SW)(120)를 내장하고 있으며, 단독 운용이 가능하고 기존 시스템에 매입되어 운용되어 질 수 있는 소형 시스템이다.
본 발명의 실시 예에 따른 위치 기반 자동 항해 지원 시스템(100)은 종래의 문제점을 보완하기 위해 자동 항해 기능이 없는 항해 시스템 외부에서 LBAS(Location Based Auto-sailing support System) 장치(125)과의 간단한 연동을 통해 선박의 위치 정보(140)와 항로계획 정보(150)를 활용하여 자동 항해를 자동으로 수행할 수 있도록 지원하는 시스템과 운용 방법을 제안한다. 또한 본 발명의 실시 예에 따른 위치 기반 자동 항해 지원 시스템(100)은 위치 기반으로 MFD(Multi Function Display)를 자동으로 운용자에게 전시하는 확장 기능을 제공한다.
자동 항해가 지원되지 않는 항해 시스템이더라도 항로정보는 외부로 출력이 가능하며, 기존 항해 시스템 내의 항로 계획을 LBAS(Location Based Auto-sailing support System) 으로 전달해주면 시스템 내부에서 자동 항해를 위한 기능을 자동 수행하여 오토파일럿과 통신을 하며 자동 항해를 수행한다. 입력 받은 항로계획 정보를 바탕으로 원하는 항해 구간에서 오토파일럿 기능을 자동 수행할 수 있도록 사전에 설정할 수 있는 기능을 활성화한다. 입력 받은 항해계획 정보를 바탕으로 자동 항해 구간을 자동 리스트 업(List Up)하여 운용자에게 제공하고, 운용자는 Select Dial을 이용해 간단한 조작만으로 자동 항해를 수행 할 구간을 설정하면, 시스템 내부에서 오토파일럿과 연동하기 위한 연동 메시지를 생성하여 자동 항해를 수행한다.
이렇게 기존 장비에서의 데이터를 그대로 사용하여 위치 기반 자동 항해의 시작과 종료를 자동으로 수행할 수 있으며, 간단한 연동만으로 자동 항해를 지원할 수 있다. 종래의 시스템은 내부에 오토파일럿과 연동하기 위한 기능을 내장하고 있더라도 운용자에 의해 별도로 실행시켜야 함으로 LBAS 적용은 종래의 방법에 비해 더욱 자동화된 개념을 제공한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LBAS 장치의 상세 블록 구성도를 나타낸다.
LBAS 장치(125)는 도 2를 참조하면, ARP(advanced route planner)(210), AMC(advanced mode controller)(220), ARM(advanced route monitor)(230) 등을 포함한다.
ARP(210)는 라우트 플래너(110)로부터 전달된 항로정보를 기반으로 하여 LEG 정보를 자동으로 추출할 수 있다.
ARM(230)는 추출된 LEG 정보를 디스플레이하고, 운용자가 오토파일럿 선택 메뉴를 누르면 오토파일럿 선택 메뉴를 활성화 할 수 있다.
AMC(220)는 Select Dial로 메뉴 선택되면 오토파일럿 적용할 수 있다.
또한 AMC(220)는 AP 제어 메시지를 자동 생성하여 오토파일럿(130)과 연동할 수 있다.
이에 따라서 본 발명의 실시 예는 소형으로 제작되어 기존 장비에 매입하여 사용 가능하다.
추가 가능한 실시 예로써, ARM은 MFD(Multi Function Display) 모니터를 통해서 자동 항해할 구간을 디스플레이하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 오토파일럿 적용이 되어 있지 않은 기존 시스템에 간단한 연동만으로 자동 항해 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템에서 경계수준이 높은 구역과 경계수준이 낮은 구역에서의 전시 예시도이다.
LBAS 장치(125)는 위 기능을 확장하여 MFD(Multi Function Display)를 자동을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 변침점들은 WP1 내지 WPS로 나타내며, WP1 내지 WP3은 경계수준이 높은 연안 및 현수로 구역에서 자동으로 복합 전시한 경우를 나타낸다. 여기서, 참조번호 310은 내비게이션, CMS, ECS, CCTV 정보를 복합 전시한 것이고, 참조번호 320은 내비게이션, RADAR, CMS, ECS 정보를 복합 전시한 것을 나타낸다.
또한 WP3 내지 WPS는 경계수준이 낮은 원해 구역에서 자동으로 내비게이션으로 단독 전시한 경우를 나타낸다.(참조번호 330)
본 발명의 실시 예는 자동 항해 기능이 없는 항해 장비에 간단한 연동만으로 자율 운항을 구성할 수 있으므로 시간과 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 기존 운용중인 장비의 경우 운용중인 데이터를 그대로 활용하면서 자동 항해 기능을 추가 할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 SW 라이브러리로 제공할 수 있으며, 하나의 HW 시스템으로 구성하여 연동할 수 도 있다.
본 발명의 실시 예는 운용자에 의해 설정된 자동 항해 구간 정보를 바탕으로 선박이 해당 구간 진입 시 자동으로 자율 운항을 하기 때문에(자동 MFD 기능 수행 포함) 지능화된 항해 시스템을 적용함으로써 운용자가 더 중요한 업무에 집중할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템에서 위치 기반 자동 항해 지원 방법을 나타낸 흐름도이다.
LBAS 장치(125)는 401 단계에서 라우트 플래너(110)로부터 위치 정보 및 항로 정보를 수신한다.
LBAS 장치(125)는 403 단계에서 위치 정보 및 항로 정보를 기반으로 하여 LEG 정보를 추출하고, 상기 추출된 LEG 정보에 해당하는 오토파일럿 선택 메뉴를 디스플레이한다. 이때, LBAS 장치(125)는 입력받은 항로계획 정보를 이용하여 자동 항해 구간을 자동 리스트 업하여 운용자에게 제공할 수 있다.
LBAS 장치(125)는 405 단계에서 운용자가 오토파일럿 선택 메뉴를 누르면 오토파일럿 선택 메뉴를 활성화 할 수 있다. 이때, LBAS 장치(125)는 운용자가 오토파일럿 선택 메뉴를 누르면 자동 항해를 수행할 구간이 설정될 수 있다.
LBAS 장치(125)는 407 단계에서 운용자에 의해 Select Dial로 메뉴 선택되면 자동 항해를 위해 자동 항해 제어 메시지를 생성하고 이를 오토파일럿(130)로 전송한다. 이렇게 함으로써, LBAS 장치(125)는 409 단계에서 오토파일럿(130)와 연동하여 자동 항해가 가능할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 전술한 각각의 방법 또는 각각의 기능을 수행할 수 있는 모듈 또는 장치로 구현될 수 있다. 이때, 상기 모듈은 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 일구성으로 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법 또는 기능은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
전술된 내용은 본 발명가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 함정에 기 설치된 자동항해 기능을 지원하지 않는 항해 시스템(ECDIS)과 연동하기 위해 상기 항해 시스템(ECDIS)에 추가적으로 장착되는 LBAS(Location Based Automatic navigation support System)의 ARP(Advanced Route Planner)가, 자동항해 기능을 지원하지 않는 항해 시스템(ECDIS)으로부터 함정의 항로 계획 정보와 위치 정보를 수신하는 과정;
    상기 ARP가, 상기 항로 계획 정보와 상기 위치 정보를 기반으로 상기 함정의 현재 위치에서 목적지까지 자동 항해 중에 상기 함정이 방향을 변경해야하는 지점인 다수의 변곡점들 사이를 연결한 복수의 직선 경로들을 나타내는 레그(leg) 정보를 추출하는 과정;
    상기 LBAS의 ARM(Advenced Route Monitor)이, 상기 레그 정보를 자동으로 리스트 업(List Up)하여 표시하는 과정;
    상기 LBAS의 AMC(Advenced Mode Controller)가, 셀렉트 다이얼(Select Dial)을 이용하여 상기 직선 경로들 중에서 적어도 하나의 직선 경로가 사용자에 의해 선택되면, 상기 선택된 직선 경로를 자동 항해 구간으로 미리 설정하는 과정;
    상기 AMC가, 상기 자동 항해 구간이 설정되면, 상기 항해 시스템(ECDIS)에 추가적으로 장착되는 오토파일럿(Autopilot)과 연동하기 위한 연동 메시지를 생성하여 상기 오토파일럿으로 전송함으로써 상기 항해 시스템(ECDIS)이 상기 자동항해 기능을 수행할 수 있도록 상기 항해 시스템(ECDIS)과 상기 오토파일럿 사이를 연동하는 과정;
    상기 AMC가, 상기 자동 항해 구간에서 자동항해하도록 상기 연동된 오토파일럿을 제어하는 과정; 및
    상기 오토파일럿이, 상기 AMC의 제어에 따라 상기 항해 시스템(ECDIS)을 이용하여 자동항해를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LBAS가, 상기 항해 시스템(ECDIS)이 직선 경로별로 표시할 복합 화면을 지정하기 위한 이벤트 메시지를 생성하여 상기 항해 시스템(ECDIS)로 전송하는 과정을 더 포함하는 차세대 함정의 통합함교체게 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ARM이, 상기 직선 경로들 중에서 상기 함정이 현재 위치하는 직선 경로의 경계 수준이 낮은 구역에 포함되는 경우, 상기 함정의 내비게이션 정보만을 표시하는 과정; 및
    상기 ARM이, 상기 직선 경로의 경계 수준이 높은 구역에 포함되는 경우, 상기 함정의 CCTV 정보와 레이더 정보 중 하나와 상기 내비게이션 정보와 CMS 정보와 ECS 정보를 표시하는 과정을 더 포함하는 차세대 함정의 통합함교체계 자동화 기능 향상을 위한 위치기반 자동항해 지원 시스템의 운영 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101719142B1 (ko) * 2015-08-24 2017-03-24 (주)코마린 해양 내비게이션 장치 및 항로 제공 방법
JP2019095270A (ja) * 2017-11-22 2019-06-20 古野電気株式会社 航路設定装置、自動操縦装置及び航路設定方法

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