KR102142381B1 - 선박 안전 경보 시스템 및 방법 - Google Patents

선박 안전 경보 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 충돌 경보부와 선박 전복 경보부의 신호 등 선박 안전을 위협하는 요소에 대한 경보가 입력되면 경보의 우선순위를 판단하여 운항자에게 전달하여 다양한 경보가 운항자에게 동시다발적으로 전달되어 운항자의 혼란을 가중시켜 운항 안전을 저해하는 것을 방지할 수 있는 선박 안전 경보 시스템 및 방법을 제공한다.

Description

선박 안전 경보 시스템 및 방법{MARIN SAFETY ALARM SYSTEM AND METHOD THE SAME}
본 발명은 선박 안전 경보 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박 사고의 대부분은 선박 간의 충돌 또는 선박과 고정 장애물 간의 충돌에 의한 충돌 등 충돌 사고가 대부분으로, 최근 선박의 크기가 대형화되고 선박의 종류가 다양화됨에 따라, 선박 충돌 사고로 인한 인명 피해, 재산 피해 및 해양 오염과 같은 2차적 피해 등 대규모 피해가 발생하고 있다. 해양 사고 원인으로는 경계 소홀, 항행 법규 위반 등 운항 과실이 약 87.9%를 차지하고 있다.
한편, 선박 사고의 대부분은 선박의 이동이 빈번한 연안에서 발생되고, 선종 별로는 어선이 톤수 별로는 100톤 미만이 해양 사고의 약 80%를 차지하고 있다.
최근 e-네비게이션(e-navigation) 기능을 수행하기 위해서 MSP(Maritime Service Portfolio)가 제안되는 등 안전항행을 위한 다양한 정보가 선박과 선박 간 그리고 선박과 육지간 공유될 예정이다. 대형 선박 및 국제항행 선박의 경우 선박자동식별장치(AIS: Automatic Identification System)와 해사위성 등을 통해 정보를 제공할 수 있고, 해운법에 따른 여객선, 총톤수 150톤 이상 여객선, 국제항해에 종사하는 총톤수 300톤 이상 선박, 국제항해에 종사하지 아니하는 총톤수 500톤 이상선박 등은 AIS 장비를 탑재하고 있고, 총 톤수 10톤 이상의 어선에 AIS 설치 의무화되어 있다.
종래 선박-선박 및 선박-육상(관제시스템) 간 통신체계는 선박종류와 항해범위에 따라 예컨대 항해범위 100㎞ 이내의 연안해역에서는 선박 자동식별장치(AIS)로, 100㎞∼300㎞의 근해해역에서는 SSB나 위성통신으로, 300㎞ 이상의 원양해역에서는 위성통신으로 항해정보의 교류가 이루어지고 있고 특히 대부분의 어선은 어업무선국에서 관장하는 음성통신방식을 사용하기 때문에, 이와 같이 상이한 통신체계를 사용하는 선박 간 정보소통이 제대로 이루어지지 못해 연근해 부근에서 소형 어선과 대형선박 간 충돌사고가 간혹 발생하고 있었다.
더욱이, 종래에는 이러한 소형 어선에 비치된 SSB(Single-Side Band) 송수신기는 바다에서의 선박위치를 자동으로 발신하는 수단을 갖추고 있지 않으므로 파랑이나 좌초에 의한 침몰사고가 발생한 때 신속한 구조가 어렵다는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 국내 특허 등록 제1250858호에는 어선 및 어선원의 위치발신 단말기로부터 조난신호가 수신되면 알람경보를 발생하고, 각 유관기관으로 상황전파를 자동으로 제공함으로써 신속한 구조가 이루어질 수 있도록 하는 해양사고 안전 관리시스템이 개시되어 있다.
그러나 이와 같은 종래의 해양사고 안전 관리시스템은 어선의 위치발신 단말기로부터 조난 신호를 수신하여 각 유관기관으로 이를 알림으로써 신속한 구조를 가능하게 한다는 점에 있어서는 효과적이나, 어선의 충돌이나 조난 등의 사고가 발생한 이후에 이루어지는 조치라는 점에서 한계를 가지고 있었다.
연안 항행 선박들이 서로 충돌하거나 해양 기상 변화에 신속히 대처하지 못하여 발생하는 사고를 미연에 방지할 수 있게 하는 해상 안전 시스템을 마련할 필요가 있다. 상호간 견시가 충돌 예방의 가장 기본적인 대책이나 견시 소홀 등으로 사고가 지속적으로 발생하고 있으므로 이에 대한 대책 마련이 필요하다. 즉, 선박 운항자를 보조적으로 도울 수 있는 사용자 편의를 위한 장비 개발이 필요하다.
대한민국 공개 특허 제10-2017-0076405호 대한민국 공개 특허 제10-2014-0042166호 대한민국 등록 특허 제10-0720595호 일본 공개 특허 제2012-21947호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 자선 충돌 경보, 자선 전복 경보, 자선 응급콜(emergency call)을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 충돌 예방을 위한 방지 시스템은, 본 발명은 WAVE 통신기술을 사용하여 선박길이 및 폭, 선박 종류, 표준시간, 위치, 및 선속을 포함하는 정보를 송수신하는 WAVE부, IMO 식별번호(MMSI), 호출부호(Call Sign), 선박명, 선박의 길이 및 폭, 선박종류, 표준시간, 및 위치 정보를 송수신하는 AIS, 상기 WAVE부 또는 상기 AIS로부터 자선박과 타선박의 x 좌표(위도), y 좌표(경도), 길이, 속력, 및 침로 정보를 수신하는 데이터 수신부, 상기 데이터 수신부에서 전달받은 상기 자선박과 타선박의 x 좌표(위도), y 좌표(경도), 경도, 속력, 및 침로 정보를 이용하여 CPA와 TCPA를 연산하는 충돌 위험도 연산부, 상기 CPA 와 TCPA 값을 기준으로 상기 타선박과의 충돌 위험도를 판단하는 충돌 위험도 판단부, 상기 충돌 위험도 판단부에서 판단한 상기 충돌 위험도의 정도에 따라 경보를 출력하는 선박 충돌 경보부, 선박제원정보와 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치 해석기법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선, 선박의 기준각도, 샘플링 기준 시간, 선박 침수 및 사경 기준 각도, 빈도 판단 계수 및 전복 위험 치수를 산출하여 전복 경보 알고리즘을 갱신하여 선박의 전복을 계측하는 선박 전복 경보부 및 상기 선박 충돌 경보부 및 선박 전복 전복 경보부 인가 신호에 따라 경보 우선순위를 판단하여 운항자에게 제공하는 경보 우선순위 판단부를 포함하고,
상기 충돌 위험도 판단부는 항해 중일 경우, 상기 CPA가 자선박과 타선박의 길이의 합(La+Lb)보다 작거나 같고, 상기 TCPA가 La/Va + Lb/Vb 와 사용자 입력 최소 시간값(β)에 2분을 더한 시간보다 작을 경우(TCPA ≤ 2min + La/Va+Lb/Vb+ß) 위험으로 판단하고, 여기서, La : 자선박 길이(m), Lb : 타선박 길이(m), Va : 자선박 속도(knots), Vb : 타선박 속도(knots), β:사용자 입력값(minimum)인 것을 특징으로 한다.
상기 충돌 위험도 판단부는 조업중일 경우, 상기 CPA가 자선박과 타선박의 길이의 합(La+Lb)보다 작거나 같고 상기 TCPA가 "4min + LaVa+LbV+β≤ TCPA ≤ 6min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 1차 위험으로 판단하고, 상기 TCPA가 "TCPA ≤ 4min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 2차 위험으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면,
a) AIS와 WAVE부를 ON하여 자선박과 타선박의 x 좌표(위도), y 좌표(경도), 속력, 및 침로를 포함하는 정보를 송수신하는 단계,
b) 데이터 수신부는 상기 타선박과 자선박의 거리를 체크하여 상기 타선박과의 거리가 설정 범위 이내이면 상기 WAVE를 통해 상기 정보를 수신하고, 설정 범위를 초과할 경우 상기 AIS를 통해 상기 정보를 수신하는 단계,
c) 충돌 위험도 연산부가 상기 데이터 수신부로부터 상기 정보를 전달받아 CPA와 TCPA를 연산하는 단계,
d) 충돌 위험도 판단부가 상기 CPA 값이 자선박과 타선박 길이의 합(La + Lb)이하인 지 판단하는 단계,
e) 상기 d) 단계에서 이하로 판단되면, 상기 TCPA가 설정범위 이내인 지를 판단하여 설정범위 이내일 경우 위험으로 판단하는 단계
f) 상기 e) 단계에서 위험으로 판단하면 충돌 위험도 출력부가 위험 정보에 해당하는 경보를 출력하는 단계,
g) 선박 전복 경보부가 선박제원정보와 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치 해석기법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선, 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박 침수 및 사경 기준 각도, 빈도 판단 계수 및 전복 위험 지수를 산출하여 전복 경보 알고리즘을 갱신하여 선박의 전복을 계측하는 단계 및
h) 선박 충돌 경보부 및 상기 선박 전복 경보부 인가 신호에 따라 경보 우선순위를 판단하여 운항자에게 제공하는 경보 우선순위를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 e) 단계에서,
삭제
상기 자선박이 항해중일 경우,
상기 TCPA의 범위가 TCPA ≤ 2min + La/Va+Lb/V+ß이면 상기 충돌 위험도 판단부가 위험으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 e) 단계에서,
상기 자선박이 조업중일 경우,
상기 TCPA의 범위가 "4min + La/Va+Lb/Vb+β≤ TCPA ≤ 6min + La/Va+Lb/Vb+β" 이면 1차 위험으로 판단하고, "TCPA ≤ 4min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 2차 위험으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 선박 안전 경보 시스템은 기존에 장착된 AIS 신호와 WAVE 신호를 이용하여, 설치가 용이하고 양산시 경제적이므로 중소형 선박에 매우 적합하며 급박한 충돌 위험을 운항자에게 인지시켜준다는 측면에서 해양사고 예방에 기여할 수 있다.
또한, 중소선박 운항자 요구사항을 반영하여 해양사고 저감시킬 수 있고, 국내 관련산업 활성화에 기여할 수 있으며, 국제 표준 수립 등 다양한 경제ㆍ산업적 이익을 도모할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 선박 안전 경보 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 2 는 선박 전복 경보부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 3 는 선박 충돌 경보부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 4 는 선박 안전 경보 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 선박 안전 경보 우선순위 판단 알고리즘을 나타내는 흐름도이다.
도 6 및 7은 본 발명의 실시예에 따른 선박 안전 경보 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 테이블이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 선박 제어 시스템(2000)을 나타낸 도면이다. 도시되는 바와 같이, 선박 제어 시스템(2000)은 AIS 안테나, WAVE 안테나, GPS 안테나를 통해 데이터를 수신하고, 사용자 인터페이스에 응급 콜(emergency call) 버튼을 포함하고, 인근 선박 및 해경 해난 구조 선사 등에 응급 콜을 송신할 수 있다. 또한 사용자 단말과 블루투스 연결되어 선박 안전 경보 관련 어플을 포함하는 사용자 단말을 통해 응급 콜을 송신할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 선박 제어 시스템(2000)은 선박 안전 경보 시스템(1000)을 포함하고, 선박 안전 경보 시스템(1000)은 선박 충돌 경보부(1200) 및 선박 전복 경보부(1100)를 포함한다. 선박 안전 경보 시스템(1000)은 선박 충돌 판단에 의한 경보와 선박 전복 판단에 의한 경보를 알고리즘을 통해 우선 순위를 판단하여 선박 안전 경보를 출력하게 한다.
도 2는 본 발명에 따른 선박 전복 경보부(1100)을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 도시되는 바와 같이 본 발명에 따른 선박 전복 경보부은 기상청(50)을 통해 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연속적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각에 대한 선박제원정보를 미리 저장해놓은 정보수집부(10)와, 파랑 및 해상풍의 정보를 기반으로 미리 산출된 RAO(Response Amplitude Operator)와 운동스펙트럼, 방향분포함수를 기반으로 얻은 제1 6자유도 계측데이터 또는 관성측정센서(21)로부터 얻은 제2 6자유도 계측데이터 중 적어도 하나를 통해 주파수 영역 및 시간영역에서 선박의 6자유도 운동정보를 수집하는 운동계측부(20)와, 정보수집부(10)에 저장된 선박제원정보와 운동계측부(20)에서 수집한 선박의 6자유도 운동정보를 기반으로 미리 저장한 선박의 전복경보 알고리즘 및 운동계측부(20)에서 수집한 선박의 6자유도 운동정보를 전복경보 알고리즘에 연속적으로 갱신하여 선박의 전복을 예측하는 전복예측부(30)와, 전복예측부(30)에서 선박의 전복을 판단하면 사고현장출동을 위한 구조신호를 발생하는 조난신호발생부(40)를 포함하여 구성된다. 정보수집부(10)는 기상청(50) 서버로부터 선박이 운항할 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각의 적재중량별에 대한 선박제원정보를 미리 저장한다.
상기와 같이 구성된 선박 전복 경보부(1100)의 전복예측부(30)는 정보수집부(10)에서 얻은 선박제원정보와 운동계측부(20)에서 연속적으로 획득한 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치해석법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선(GZ curve), 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박의 침수 및 사경 기준각도, 빈도판단계수, 전복위험지수를 산출한 후 다수의 모드로 분산처리과정을 가지는 전복경보 알고리즘을 형성하여 선박의 전복을 예측한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 충돌 경보부를 나타낸 도면이다. 도시되는 바와 같이, 선박 충돌 경보부(1200)는 AIS(100) 및 WAVE부(200)로부터 신호를 수신하는 데이터 수신부(230), 상기 데이터 수신부(230)에서 수신한 데이터를 이용하여 충돌 위험값을 연산하는 충돌 위험값 연산부(240), 상기 충돌 위험값 연산부의 연산 값에 따라 충돌 위험도를 판단하는 충돌 위험도 판단부(250), 및 충돌 위험 경보를 출력하는 충돌 위험 경보부(260)를 포함한다. AIS(Auto Identification System)(100)는 선박 자동 식별 장치로, 일정 범위의 설비를 장착한 선박의 선명 · 침로 · 선속 · 위치 등의 항행정보를 자동으로 표시해주는 장비를 말한다. AIS는 정적 정보인 IMO식별번호(MMSI), 호출부호(Call Sign), 선박명, 선박의 길이 및 폭, 선박종류, 적재화물, 안테나 위치와 동적 정보인, 표준시간, 위치(경위도), 위치정확도, Course over ground, Speed over ground, Heading, 그리고 항해 관련 정보인 목적지 및 도착 예정 시각(ETA), 항해계획, 통신문을 교환한다. 본 발명의 실시예에서는 WAVE 기술을 선박 간 통신에 적용하였다. 데이터 수신부(230)는 AIS, WAVE 통신거리 내에 있는 복수의 타선박의 AIS, WAVE 통신 데이터를 수신한다. 데이터 수신부(230)는 WAVE부(200)를 통해 선박명, 선박종류, 선박길이 및 폭 등의 정적 정보와 GPS 위치, 선속 등의 동적 정보를 수신하고, AIS(100)를 통해 IMO 식별번호(MMSI), 호출부호(Call Sign), 선박명, 선박의 길이 및 폭, 선박종류, 표준시간, 위치(경위도) 정보를 수신한다. WAVE 통신이 가능할 경우 WAVE를 통해 상기 정보를 수신하고, WAVE 단말을 구비하지 않았거나, 통신 가능 범위 밖에 있는 타선박으로부터는 AIS를 통해 상기 정보를 수신한다.
충돌위험도 연산부(240)는 데이터 수신부(230)로부터 선박명, 선박종류, 선박길이 및 폭, 위치, 표준시간, 선속 정보를 전달받아 타 선박과의 충돌 위험값을 산출한다. 충돌 위험값은 하기의 CPA/TCPA 계산 방식으로 산정한다. CPA(Closest Point of Approch)(DCPA로 표기되는 경우도 있음)는 최근접거리로, 타선박과 자선박의 위치가 가장 가까울 때의 거리를 의미한다. TCPA(Time to Closest Point of Approach)는 타선박과 자선박의 위치가 가장 가까울 때가 될 때까지 걸리는 시간을 의미한다. CPA와 TCPA는 아래와 같은 수식으로 산출된다.
Figure 112018105375004-pat00001
여기서 x0는 자선박의 x좌표(위도), xt는 타선박의 x좌표(위도), yo는 자선박의 y 좌표(경도), yt는 타선박의 y 좌표(경도), V0는 자선박의 속력(Kts), Vt는 타 선박의 속력(Kts), C0는 자선박의 침로(°), Ct는 타선박의 침로(°), xr은 상대벡터의 x좌표,
Figure 112018105375004-pat00002
는 상대 벡터, yr은 상대벡터의 y좌표, D는 자선박과 타 선박과의 거리를 나타낸다.
예를 들어, (0,0)위치의 자선박이 (2,2) 위치의 타선박으로부터 데이터를 수신할 경우, 충돌 위험값 연산부(240)는 다음과 같이 연산을 수행한다. CPA/TCPA 계산 방식에 필요한 인자 값은 다음 표 1과 같다.
Figure 112018105375004-pat00003
충돌 위험도 연산부(240)에 의해 아래와 같이 연산이 이루어진다.
Figure 112018105375004-pat00004
Figure 112018105375004-pat00005
Figure 112018105375004-pat00006
Figure 112018105375004-pat00007
Figure 112018105375004-pat00008
CPA는 1.15mile 이고 TCPA는 8.48min이다. 선박 A(자선박)와 B(타선박)가 마주할 경우, 거리, 코스, 선속 등에 따라 CPA와 TCPA가 산출된다.
충돌 위험도 판단부(250)는 충돌 위험도 연산부(240)에서 연산한 CPA 값과 TCPA 값을 기준으로 충돌 위험도를 판단한다. 충돌 위험도 판단부(250)는 항해중일 때와 조업 중일때를 구분하여 충돌 위험도를 판단하는 것이 바람직하다. 항해 중일 경우, 3마일 범위 내에 선박이 존재할 경우, DCPA가 자선박과 타선박의 길이의 합(La+Lb)보다 작거나 같고, TCPA가 La/Va + Lb/Vb 와 사용자 입력 최소 시간값(β)에 2분을 더한 시간보다 작을 경우(TCPA ≤ 2min + La/Va+Lb/Vb+ß) 위험으로 판단한다. 조업중일 경우, DCPA가 자선박과 타선박의 길이의 합(La+Lb)보다 작거나 같고 TCPA가 "4min + LaVa+LbV+β≤ TCPA ≤ 6min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 1차 위험으로 판단하고, TCPA가 "TCPA ≤ 4min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 2차 위험으로 판단한다. 즉, AIS와 WAVE 정보를 수신하고 타선박과의 거리가 3마일 이상에서는 AIS(100)를 통해 정보를 전달하고, 3마일 이내일 경우, WAVE 를 통해 정보를 수신하여 충돌 위험도를 판단한다. 상기와 같은 방법에 의하면 항해중일 경우 통상 충돌 회피 거리가 약 564m이고, 14kts로 항해시 1.3분 전 회피가 가능하게 된다. 조업중일 경우 운항 가능 상태로 복귀하는데 5분±1분을 고려하여 TCPA의 범위를 조정하게 된다. 여기서, La : 자선박 길이(m), Lb : 타선박 길이(m), Va : 자선박 속도(knots), Vb : 타선박 속도(knots), α:초기값 10초후 상황에 따라 조정, β:사용자 입력값(minimum)이다.
도 4 는 선박 안전 경보 시스템의 구성 및 경보 우선 판단 과정을 나타내는 도면이다. 선박 안전 경보 시스템(1000)은 데이터수신부(1310), 충돌위험값 연산부(1320), 충돌 위험도 판단부(1330), 전복 위험값 연산부(1410), 전복 위험도 판단부(1430), 경보 우선순위 판단부(1500)를 포함한다. 선박 안전 경보 방법이 구현된 어플이 실행되는 스마트폰과 같은 무선 단말기를 추가로 포함할 수 있다. 선박 안전 경보가 출력되는 경보 표시부, 알람, 경광등, 스피커 등을 포함할 수 있다. 도시되는 바와 같이, AIS 신호, WAVE 신호, IMU 신호, 타선 응급콜, 타선 전복 경보, 자선 응급콜 버튼 조작 여부 등이 데이터 수신부(1310)에 수신된다. 데이터 수신부(1310)는 AIS 신호와 WAVE 신호는 충돌 위험값 연산부(1320)로 인가되고, 충돌 위험값 연산부(1320)는 도 3의 선박 충돌 경보부와 동일한 과정을 거쳐 충돌 위험값을 연산한다. 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 연산된 충돌 위험값은 충돌 위험도 판단부(1330)에 인가되고 충돌 경보 알고리즘에 따라 충돌 위험도를 판단하여 단말기에 디스플레이하고, 충돌 위험도 판단 결과를 경보 우선순위 판단부(1500)에 인가한다. IMU 신호는 전복 위험값 연산부(1410)로 인가된다. 전복 위험값 연산부(1410)는 도 2의 선박 전복 경보부와 동일한 과정을 거쳐 전복 위험값을 연산한다. 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 연산된 전복 위험값은 전복 위험도 판단부(1430)에 인가되고 전복 경보 알고리즘에 따라 전복 위험도를 판단하여 단말기에 디스플레이하고 전복 위험도 판단 결과를 경보 우선 순위 판단부(1500)에 인가한다.
경보 우선순위 판단부(1500)는 전복 위험도 판단 결과 및 충돌 위험도 판단 결과와 함께 타선 응급콜, 타선 전복 경보, 자선 응급콜 버튼 조작 신호 등을 데이터 수신부를 통해 인가받고 경보 우선순위를 판단한다. 경보 우선순위 판단 알고리즘은 도 5에 도시된 바와 같다.
자선 응급콜 신호가 입력여부를 판단하여 자선 응급콜 신호 입력시 자선 응급콜 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력한다.
자선 응급콜 신호가 입력되지 않았을 경우 전복 신호 입력 여부 판단하여 전복 신호가 입력되면 전복 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력한다.
전복 신호가 입력되지 않았을 경우, 충돌 위험 신호 입력 여부 판단하여 충돌 위험 신호가 입력되면 충돌 위험 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력한다.
충돌 위험 신호가 입력되지 않을 경우 전복 구조 신호가 입력 여부 판단하여 전복 구조 신호가 입력되면 전복 구조 신호외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력한다.
전복 구조 신호가 입력되지 않을 경우, 타선 응급콜, 타선 전복 또는 전복 구조 신호가 입력되면 타선 신호 외의 모든 신호를 오프하고 경보를 출력한다.
타선 응급콜, 타선 전복 구조의 신호가 입력되지 않을 경우, 충돌 주의 신호 입력 여부 판단하여, 충돌 주의 신호 외의 모든 신호를 오프하고 경보를 출력한다.
충돌 주의 신호도 입력되지 않을 경우, 충돌 적정 신호 입력 여부를 판단하여 충돌 적정 신호에 따른 경보를 출력한다.
충돌 적정 신호가 입력되지 않을 경우, 처음으로 들어가 알고리즘을 계속한다.
도 6은 경보 우선 순위 판단을 위한 알고리즘을 나타낸 표이고, 도 7은 경보 출력 단계를 나타내는 표이다.
상기와 같은 알고리즘에 따라 자선 충돌 경보, 자선 전복 경보, 자선 응급콜, 타선 전복 경보, 타선 응급 콜을 경보 알람 형태로 알려줄 수 있데 된다. 기존의 충돌 경보 시스템과 전복 경보 시스템 및 응급 콜 시스템과 달리 수신되는 경보의 우선순위를 판단하여 운항자에게 전달하므로, 운항자가 다양한 상황이 동시 다발적으로 발생하는 경우에도 운항자에게 경보를 한번에 전달하여 혼란을 가중시켜 운항 안전을 저해하는 것을 방지하게 된다.
선박 전복 경보부(1100)는 4가지 모드의 전복경보 알고리즘을 포함하며, 각기 다른 기능을 담당하여 발생가능한 모든 상황에 대비할 수 있다. D1의 경우 타공에 의한 사경, 지속적인 그물을 이용한 조업과 같은 위험한 상황, 그린워터와 같은 소각도의 지속적인 경사 발생시 경보 모드가 작동한다. D2의 경우 GZ-Curve기반 1단계 경보 모드이며, 해당 모드에 적용되는 운동이 1회 발생되었을시 작동하지 않으며, 확률적인 빈도를 계산하여 일정 빈도이상 발생시 경보 모드가 작동한다. D3의 경우 GZ-Curve기반 2단계 경보 모드이며, 1단계보다 각도는 더 크고, 1단계보다 조금 작은 빈도에서 발생하는 경보 모드이다. D4의 경우 GZ-Curve기준, 복원력을 상실 가능한 최대각도일 경우 발생하는 경보 모드이며, 단 1회의 상황에 대해서 즉각 경보가 발생한다. 특히 D4 모드의 경우, 해당시스템이 조난신호 자동발신장치(EPIRB)와 인터페이이스 되어 있는 경우 조난신호를 발생하게 된다
한편, 본 발명은, 처리 능력을 갖는 디바이스 상에서 실행될 때, 본 발명의 실시예에 따른 선박 안전 경보 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체 및 상기 비일시적 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 실행하는 처리 능력을 갖는 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.

Claims (9)

  1. WAVE 통신기술을 사용하여 선박길이 및 폭, 선박 종류, 표준시간, 위치, 및 선속을 포함하는 정보를 송수신하는 WAVE;
    IMO 식별번호(MMSI), 호출부호(Call Sign), 선박명, 선박의 길이 및 폭, 선박종류, 표준시간, 및 위치 정보를 송수신하는 AIS;
    상기 WAVE 또는 상기 AIS로부터 자선박과 타선박의 x 좌표(위도), y 좌표(경도), 길이, 속력, 및 침로 정보를 수신하는 데이터 수신부;
    상기 데이터 수신부에서 전달받은 상기 자선박과 타선박의 x 좌표(위도), y 좌표(경도), 경도, 속력, 및 침로 정보를 이용하여 CPA와 TCPA를 연산하는 충돌 위험도 연산부;
    상기 CPA 와 TCPA 값을 기준으로 상기 타선박과의 충돌 위험도를 판단하는 충돌 위험도 판단부;
    상기 충돌 위험도 판단부에서 판단한 상기 충돌 위험도의 정도에 따라 경보를 출력하는 선박 충돌 경보부;
    선박제원정보와 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치 해석기법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선, 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박 침수 및 사경 기준 각도, 빈도 판단 계수 및 전복 위험 지수를 산출하여 전복 경보 알고리즘을 갱신하여 선박의 전복을 계측하는 선박 전복 경보부 및
    상기 선박 충돌 경보부 및 선박 전복 경보부 인가 신호에 따라 경보 우선순위를 판단하여 운항자에게 제공하는 경보 우선순위 판단부를 포함하고,
    상기 충돌 위험도 판단부는 항해 중일 경우, 상기 CPA가 자선박과 타선박의 길이의 합(La+Lb)보다 작거나 같고, 상기 TCPA가 La/Va + Lb/Vb 와 사용자 입력 최소 시간값(β)에 2분을 더한 시간보다 작을 경우(TCPA ≤ 2min + La/Va+Lb/Vb+ß) 위험으로 판단하고,
    여기서, La : 자선박 길이(m), Lb : 타선박 길이(m), Va : 자선박 속도(knots), Vb : 타선박 속도(knots), β:사용자 입력값(minimum)인 것을 특징으로 하는 선박 안전 경보 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충돌 위험도 판단부는 조업중일 경우, 상기 CPA가 자선박과 타선박의 길이의 합(La+Lb)보다 작거나 같고 상기 TCPA가 "4min + LaVa+LbV+β≤ TCPA ≤ 6min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 1차 위험으로 판단하고, 상기 TCPA가 "TCPA ≤ 4min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 2차 위험으로 판단하고,
    여기서, La : 자선박 길이(m), Lb : 타선박 길이(m), Va : 자선박 속도(knots), Vb : 타선박 속도(knots), β:사용자 입력값(minimum)인 것을 특징으로 하는 선박 안전 경보 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경보 우선 순위 판단부는,
    자선 응급콜 신호의 입력여부를 판단하여 자선 응급콜 신호 입력시 자선 응급콜 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 자선 응급콜 신호가 입력되지 않았을 경우 전복 신호 입력 여부 판단하여 전복 신호가 입력되면 전복 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 전복 신호가 입력되지 않았을 경우, 충돌 위험 신호 입력 여부 판단하여 충돌 위험 신호가 입력되면 충돌 위험 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 충돌 위험 신호가 입력되지 않을 경우 전복 구조 신호가 입력 여부 판단하여 전복 구조 신호가 입력되면 전복 구조 신호외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 전복 구조 신호가 입력되지 않을 경우, 타선 응급콜, 타선 전복 또는 전복 구조 신호가 입력되면 타선 신호 외의 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 타선 응급콜, 타선 전복 구조의 신호가 입력되지 않을 경우, 충돌 주의 신호 입력 여부 판단하여, 충돌 주의 신호 외의 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 충돌 주의 신호도 입력되지 않을 경우, 충돌 적정 신호 입력 여부를 판단하여 충돌 적정 신호에 따른 경보를 출력하는 알고리즘을 연속적으로 갱신하여 안전 경보를 출력하는 선박 안전 경보 시스템.
  5. a) AIS와 WAVE부를 ON하여 자선박과 타선박의 x 좌표(위도), y 좌표(경도), 속력, 및 침로를 포함하는 정보를 송수신하는 단계;
    b) 데이터 수신부는 상기 타선박과 자선박의 거리를 체크하여 상기 타선박과의 거리가 설정 범위 이내이면 상기 WAVE를 통해 상기 정보를 수신하고, 설정 범위를 초과할 경우 상기 AIS를 통해 상기 정보를 수신하는 단계;
    c) 충돌 위험도 연산부가 상기 데이터 수신부로부터 상기 정보를 전달받아 CPA와 TCPA를 연산하는 단계;
    d) 충돌 위험도 판단부가 상기 CPA 값이 자선박과 타선박 길이의 합(La + Lb)이하인 지 판단하는 단계;
    e) 상기 d) 단계에서 이하로 판단되면, 상기 TCPA가 설정범위 이내인 지를 판단하여 설정범위 이내일 경우 위험으로 판단하는 단계;
    f) 상기 e) 단계에서 위험으로 판단하면 충돌 위험도 출력부가 위험 정보에 해당하는 경보를 출력하는 단계;
    g) 선박 전복 경보부가 선박제원정보와 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치 해석기법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선, 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박 침수 및 사경 기준 각도, 빈도 판단 계수 및 전복 위험 지수를 산출하여 전복 경보 알고리즘을 갱신하여 선박의 전복을 계측하는 단계 및
    h) 선박 충돌 경보부 및 상기 선박 전복 경보부 인가 신호에 따라 경보 우선순위를 판단하여 운항자에게 제공하는 경보 우선순위를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 e) 단계에서,
    상기 자선박이 항해중일 경우,
    상기 TCPA의 범위가 TCPA ≤ 2min + La/Va+Lb/V+ß이면 상기 충돌 위험도 판단부가 위험으로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 안전 경보 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서,
    상기 자선박이 조업중일 경우,
    상기 TCPA의 범위가 "4min + La/Va+Lb/Vb+β≤ TCPA ≤ 6min + La/Va+Lb/Vb+β" 이면 1차 위험으로 판단하고, "TCPA ≤ 4min + La/Va+Lb/Vb+β" 범위이면 2차 위험으로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 안전 경보 방법.
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 h) 단계에서,
    상기 경보 우선 순위 판단부는,
    자선 응급콜 신호의 입력여부를 판단하여 자선 응급콜 신호 입력시 자선 응급콜 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 자선 응급콜 신호가 입력되지 않았을 경우 전복 신호 입력 여부 판단하여 전복 신호가 입력되면 전복 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 전복 신호가 입력되지 않았을 경우, 충돌 위험 신호 입력 여부 판단하여 충돌 위험 신호가 입력되면 충돌 위험 신호 외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 충돌 위험 신호가 입력되지 않을 경우 전복 구조 신호가 입력 여부 판단하여 전복 구조 신호가 입력되면 전복 구조 신호외에 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 전복 구조 신호가 입력되지 않을 경우, 타선 응급콜, 타선 전복 또는 전복 구조 신호가 입력되면 타선 신호 외의 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 타선 응급콜, 타선 전복 구조의 신호가 입력되지 않을 경우, 충돌 주의 신호 입력 여부 판단하여, 충돌 주의 신호 외의 모든 신호를 오프하고 경보를 출력하고, 충돌 주의 신호도 입력되지 않을 경우, 충돌 적정 신호 입력 여부를 판단하여 충돌 적정 신호에 따른 경보를 출력하는 알고리즘을 연속적으로 갱신하여 안전 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 선박 안전 경보 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113832858B (zh) * 2021-09-18 2023-07-21 中国船舶重工集团应急预警与救援装备股份有限公司 一种大跨度桥梁架设车的防倾翻预警及自适应调整系统
WO2024003789A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 3M Innovative Properties Company Prioritization system for alarms and notifications in first responder equipment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410956B1 (ko) * 2013-02-20 2014-06-25 이주환 이기종 통신망의 위치정보 통합 비교를 통한 선박 간의 충돌 예측 분석 시스템 및 그 구현 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100720595B1 (ko) 2006-08-02 2007-05-21 주식회사 아이센텍이엔씨 자동 추적 레이다 시스템과 연동하는 지능형 화상 감시시스템 및 그 방법
JP2012021947A (ja) 2010-07-16 2012-02-02 Japan Radio Co Ltd 航行援助装置
KR101298925B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-22 한국해양과학기술원 다중선박 충돌위험도 식별 지원 시스템
KR101816563B1 (ko) 2012-09-28 2018-01-09 한국전자통신연구원 선박 운항 지원 방법 및 시스템
KR101799012B1 (ko) * 2015-09-16 2017-11-17 목포해양대학교 산학협력단 선박 안전 관리 방법, 이를 수행하는 선박 안전 관리 장치 및 선박 안전 관리 시스템
KR20170076405A (ko) 2015-12-24 2017-07-04 재단법인 중소조선연구원 Lte/wave 통신기술을 이용한 연안 항행 선박의 해양 교통 안전 시스템
KR102514698B1 (ko) * 2016-03-03 2023-03-29 한국전자통신연구원 선박 안전 관련 정보 제공 장치 및 방법
KR102064202B1 (ko) * 2018-01-16 2020-01-09 (주)이씨스 선박 충돌 방지 시스템 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410956B1 (ko) * 2013-02-20 2014-06-25 이주환 이기종 통신망의 위치정보 통합 비교를 통한 선박 간의 충돌 예측 분석 시스템 및 그 구현 방법

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