KR102420334B1 - 가상 항로표지 제공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가상 항로표지 제공 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해상 운항 중인 운항 선박의 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 산출된 안전항로에 기초하여 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 시각적으로 표시 제공하여 안전운항을 보조하도록 구성된 가상 항로표지 제공 시스템이 개시된다.

Description

가상 항로표지 제공 시스템 {System for providing virtual Aids to Navigation}

본 발명은 가상 항로표지 제공 시스템에 관한 것으로서, 해상 운항 중인 운항 선박의 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 산출된 안전항로에 기초하여 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 시각적으로 표시 제공하여 안전운항을 보조하도록 구성된 가상 항로표지 제공 시스템에 관한 것이다.

해상 ICT의 발전, 안전에 대한 규제 등으로 한국에서는 소형어선까지 GPS Plotter를 탑재하고 있다. 입출항 신고 자동화 및 주기적 위치보고에 의한 안전 운항 감시 등이 주요 목적이다.

하지만 승무원의 고령화, 전자기기 사용 미숙, 사용 편의 부족 등에 의해 실제 운항에 도움이 되지 못하는 경우가 많아 전통적인 항로표지(AtoN, Aids to Navigation)의 시각적 효과에 의존하는 경우가 적지 않다.

항로표지는 등광, 형상, 색채, 음향, 전파 등을 수단으로 항, 만, 해협, 그밖의 육지의 내수, 영해 및 배타적 경제수역을 항행하는 선박에게 지표가 되는 등대, 등표, 입표, 부표, 안개신호, 전파표지, 특수신호표지 등을 말한다. 항로표지는 주간의 형상과 야간의 등질 특성 등 전통적인 시각적 표현으로 안전항해를 유도한다.

그러나, 해무 등 자연적 요인에 의한 시계제한과 배후지역의 발전에 따른 배후광에 의한 시계제한 등 형상과 등질만으론 시각적 인지에 제한이 따른다.

국제항로표지협회(IALA, International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities)는 이와 같은 문제점을 극복하고자 AIS(Auto Identification System) 통신 모듈을 항로표지에 설치하고 특정 메시지(MSG 21번)를 이용하여 항로표지 인근을 운항하는 선박에 직접 항로표지의 위치정보와 현황을 제공하도록 권고하고 있다.

그러나, 이러한 AIS AtoN(Aids to Navigation)의 운영은 실제 AtoN 또는 설치가 불가한 지역에 대한 가상 AtoN으로서, 주변의 지리적 환경 또는 주변 선박의 운항 환경을 종합적으로 고려하지 못하고 단순히 AtoN의 위치, 기상 정보 등 안전 운항에 대한 소극적인 정보 서비스 수준이라는 한계점이 있었다.

한편, 자율운항선박의 등장으로 자율적 상황식별 및 안전운항 결정을 위한 다양한 실시간 정보가 요구되고 있고, 기존의 유인운항선박도 보다 적극적인 안전운항 정보의 제공이 필요하다. 해양 ICT의 발전으로 통신수단 및 범위가 확대되고 있고 e-Navigation 도입으로 선박 전자장비의 발전이 가속화 되고 있으며 자율운항선박의 출현을 앞두고 있는 상황에서 전통적인 시각적 항로표지 서비스의 한계를 극복하는 기술 개발이 필요한 상황이다.

대한민국 등록특허 10-1764600(2017년07월28일 등록) 대한민국 등록특허 10-2066841(2020년01월10일 등록) 대한민국 등록특허 10-1976403(2019년05월02일 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 해상 운항 중인 운항 선박의 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 산출된 안전항로에 기초하여 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 시각적으로 표시 제공하여 안전운항을 보조하도록 구성된 가상 항로표지 제공 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 감안한 본 발명의 일 측면에 따르면, 운항 선박의 선박 기초 정보를 수집하는 선박 기초 정보 수집부- 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함함-; 운항 선박의 운항 상황 정보를 수집하는 운항 상황 정보 수집부- 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보를 포함함-; 주변 선박에 관한 정보를 수집하는 주변 선박 정보 수집부- 상기 주변 선박은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함함-; 해양 지리 정보를 수집하는 지리 정보 수집부- 상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물에 관한 정보로서, 지형 정보, 수심 정보, 선저 장애물 정보, 통항로 정보, 기설치된 물리적 항로표지 정보, 상부 장애물 정보를 포함함-; 및 상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공하는 항로표지 제공부;를 포함하여 구성된 가상 항로표지 제공 시스템이 개시된다.

바람직하게 본 발명은, 주변 해역의 기상 상황 정보를 수집하는 기상 정보 수집부- 상기 주변 해역은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 해역이며, 상기 기상 상황 정보는 시간별 조수간만 정보, 파고(波高) 정보를 포함함-;를 더욱 포함하며, 상기 항로표지 제공부는 상기 기상 상황 정보에 더욱 기초하여 안전항로를 산출한다.

바람직하게, 상기 가상 항로표지는 등표, 등부표, 부표 및 입표를 포함한다.

바람직하게, 상기 항로표지 제공부는 상기 기설치된 물리적 항로표지를 가상 항로표지와 함께 시각적으로 표시 제공하되, 상기 가상 항로표지와 시각적으로 구분하여 표시 제공한다.

바람직하게, 상기 정적 안전항로 조건은, 상기 운항 선박의 만재상태의 흘수에 미리 설정된 흘수 가중치를 반영한 항로 수심 조건과, 상기 운항 선박의 입항 또는 출항 조종에 필요한 최소 항로 폭에 기초하여 산출되는 항로 폭 조건에 기반하여 결정된다.

바람직하게, 상기 동적 안전항로 조건은, 상기 운항 선박을 기준으로 상기 주변 선박이 미리 설정된 이격거리 이내로 진입하지 않도록 하는 이격거리 조건에 기반하여 결정된다.

바람직하게, 상기 안전항로는 운항 선박의 입항지와 출항지를 연결하는 경로를 포함하며 항로 폭을 갖는 형태로 산출되며, 상기 가상 항로표지는 등표, 등부표 및 부표 중 어느 하나의 형태로 표시되고, 항로 폭을 갖는 형태의 상기 안전항로의 좌측 항로 경계선, 우측 항로 경계선 중의 적어도 일측 경계선을 따라 간격을 갖고 배치된다.

바람직하게, 상기 안전항로는 운항 선박의 입항지와 출항지를 연결하는 경로를 포함하며 항로 폭을 갖는 형태로 산출되며, 상기 가상 항로표지는 등표, 등부표 및 부표 중 어느 하나의 형태로 표시되고, 항로 폭을 갖는 형태의 상기 안전항로의 가상의 중앙선을 따라 간격을 갖고 배치된다.

바람직하게, 상기 안전항로는 운항 선박의 입항지와 출항지를 연결하는 경로를 포함하는 가항 해역의 형태로 산출되며, 상기 가상 항로표지는 상기 가항 해역의 경계선을 따라 간격을 갖고 배치되는 등표, 등부표 및 부표 중 어느 하나의 형태로 표시된다.

바람직하게, 상기 선박 기초 정보는 상기 운항 선박의 조종운동 특성 정보- 상기 조종운동 특성 정보는 운항 선박의 선회성 지수 및 추종성 지수를 포함함-를 더욱 포함하며, 상기 항로표지 제공부는, 상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 상기 운항 선박과 상기 가항 해역의 경계선과의 충돌 위험도를 실시간으로 산출하고, 상기 충돌 위험도가 미리 설정된 위험도 기준에 도달한 경우, 상기 선박 단말로 안전사고 방지 경보를 전송하며, 상기 미리 설정된 위험도 기준은, 상기 운항 선박의 실시간 운항 상황 정보와 상기 운항 선박의 선회성 지수 및 추종성 지수에 기초하여 판단한 결과, 상기 운항 선박에 미리 설정된 최대 회피 타각(舵角)을 주더라도 상기 가항 해역의 경계선과의 충돌 회피 조건을 충족할 수 없는 것으로 판단되는 상태이다.

바람직하게, 상기 안전사고 방지 경보는 시각적 경보, 청각적 경보 및 촉각적 경보 중의 적어도 어느 하나의 형태로 제공되도록 구성된다.

바람직하게, 상기 선박 기초 정보는 PortMIS(Port Management Information System) 및 AIS(Auto Identification System) 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집하며, 상기 운항 상황 정보는 AIS 및 V-Pass 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집하며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 AIS 및 V-Pass 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집하며, 상기 해양 지리 정보는 전자해도에 기반하여 수집한다.

바람직하게 본 발명은, 상기 운항 상황 정보 및 주변 선박에 관한 정보를 각각 미리 설정된 주기에 따라 수집하며, 상기 안전항로를 미리 설정된 주기에 따라 갱신하여 산출하며, 상기 가상 항로표지를 미리 설정된 주기에 따라 갱신하여 표시 제공한다.

바람직하게, 상기 운항 선박이 2척 이상인 경우, 상기 가상 항로표지는 각각의 운항 선박별로 개별적으로 산출된 안전항로에 기초하여 운항 선박별 맞춤형으로 표시 제공한다.

바람직하게, 상기 정적 안전항로 조건은, 전자해도를 구성하는 해역을 미리 설정된 크기의 격자 구역으로 분할하고, 각각의 격자 구역별로 미리 설정된 기준에 의해 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌 발생 위험을 산출하고, 충돌 발생 위험이 없는 것으로 판단된 격자 구역 중 운항 선박이 위치한 격자 구역과 연결되는 격자 구역 중 적어도 일부의 격자 구역으로 정적 안전항로를 형성하도록 구성된다.

이와 같은 본 발명은, 해상 운항 중인 운항 선박의 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물 및 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 안전항로를 산출하고, 산출된 안전항로에 기초하여 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 시각적으로 표시 제공하여 안전운항을 보조하도록 함으로써, 해무 등 자연적 요인에 의한 시계제한과 배후지역의 발전에 따른 배후광에 의한 시계제한 등의 상황에서도 선박의 안전 운항이 가능하도록 하는 장점을 제공한다.

또한 본 발명은, 자율운항선박의 자율적 상황식별 및 안전운항을 위한 실시간 정보를 제공할 수 있으므로, 전통적인 시각적 항로표지 서비스의 한계를 극복하는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 연계 체계를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 하드웨어 관점의 모식도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 동작 흐름도,
도 5는 기설치된 물리적 항로표지의 일예를 나타낸 예시도,
도 6은 전자해도의 일예를 나타낸 예시도,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 안전항로 및 가상 항로표지의 다양한 변형예를 나타낸 모식도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 정적 안전항로 조건의 산출 과정을 설명하기 위한 단면 모식도,
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 정적 안전항로 조건과 동적 안전항로 조건의 산출 과정을 설명하기 위한 모식도,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 정적 안전항로 조건의 산출 과정을 설명하기 위한 또다른 모식도,
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지를 예시하기 위한 모식도,
도 19는 기설치된 물리적 항로표지와 본 실시예의 가상 항로표지를 함께 시각적으로 표시 제공하는 상태를 예시한 모식도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

제1, 제2 등의 용어는 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.

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 있다.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 연계 체계를 나타낸 구성도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 하드웨어 관점의 모식도이다.

본 실시예의 가상 항로표지 제공 시스템(100)은, 해상 운항 중인 운항 선박(10)의 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물(G)과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로(SC)를 산출하고, 산출된 안전항로(SC)에 기초하여 운항 선박(10)에 설치된 선박 단말(12)의 디스플레이 수단(14)을 통해 가상 항로표지(30)를 시각적으로 표시 제공한다.

본 실시예의 '안전항로(SC)'는 네비게이션 목적으로 제공되는 선(line) 기반의 항로가 아니며, 운항 선박(10)이 해상 또는 해저 지형지물(G)이나 주변 선박(20)과의 충돌 없이 안전하게 운항할 수 있는 운항한계를 정의하는 영역 기반의 항로로 이해될 수 있다. 이를 감안하여, 본 실시예의 '안전항로(SC 또는 SC')'는 항로 폭(W)을 갖는 형태로 산출되거나, 가항 해역의 형태로 산출된다. 각각의 안전항로(SC 또는 SC')의 실시예에 대해서는 상세하게 후술한다.

가상 항로표지(30)의 시각적 표시 제공을 위해, 본 실시예의 가상 항로표지 제공 시스템(100)은, 선박 기초 정보 수집부(110), 운항 상황 정보 수집부(120), 주변 선박 정보 수집부(130), 지리 정보 수집부(140) 및 항로표지 제공부(150)를 포함한다. 바람직하게, 가상 항로표지 제공 시스템(100)은 기상 정보 수집부(160)를 더욱 포함한다.

상기 선박 기초 정보 수집부(110)는 운항 선박(10)의 선박 기초 정보를 수집한다. 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함한다.

일예로, 상기 선박 기초 정보는 PortMIS(Port Management Information System, 200) 및 AIS(Auto Identification System, 300) 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집할 수 있다.

PortMIS(200)는 해양수산부에서 운영하는 항만 관리 정보 시스템으로서, 선박의 입출항 관련 업무와 선박의 안전 항행에 관련된 항만 운영 정보를 처리하는 시스템이다. PortMIS(200)를 이용하여 선박의 입출항 보고서 및 허가서 등 항만 관련 업무가 전자 자료 교환(EDI) 방식 등으로 전산 처리되며, 전국의 항만 및 선박 운항에 관한 정보가 통신망으로 연결되어 멀티미디어 서비스로 제공된다.

AIS(300)는 선박에 장착되는 선박자동식별장치로서, 선박의 종류와 위치, 침로 등의 관련 정보들을 자동으로 인근의 항로표지관리소나 항로표지로 전달하는 장비이며, 주 장치는 트랜스폰더이다.

AIS(300)는 선박의 위치를 통한 항해 정보를 파악하는 것과 함께, 무선신호를 통해서 주변 선박끼리 식별장치의 정보를 공유하도록 하여, 해양에서 선박끼리 서로 충돌하는 것을 방지하기 위한 목적으로도 사용된다. AIS(300)는 선박의 GPS 위치를 파악하여 VHF 대역으로 송신한다. 선박의 AIS(300)에서 송신된 신호는 인근의 항로표지관리소나 항로표지를 통해서 최종적으로 해상교통관제소(VTS)로 전달된다. 타 선박의 정보는 수신 후 디스플레이 화면에 띄워서 위치 확인이 가능하다. 선박의 다른 기기와 연결할 수도 있으며 해당 인터페이스는 국제 규격으로 통일된 것을 사용한다.

일예로, 선박의 AIS(300)에서 송신하는 정보는 하기 표와 같은 정보를 포함할 수 있다.

선박 정보(매 6분)	이동 정보(매 2초~3분)
MMSI(해상이동업무식별부호) 국제해사기구 일련번호 호출 부호 선명 선종 및 여객·화물 정보 선박의 길이 위치정보시스템 안테나 위치 사용 중인 위치정보시스템 선박의 흘수 목적지 입항 예상시각	MMSI 항해 상태 선회율 지상 속도 위도 및 경도 실제 침로 방위(진북 기준) 타임스탬프

상기 운항 상황 정보 수집부(120)는 운항 선박(10)의 운항 상황 정보를 수집한다. 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(實際針路, Course Over Ground) 정보, 대지속도(對地速度, Speed Over Ground) 정보, 선회율(旋回率, Rate Of Turn) 정보를 포함한다.

실제침로(實際針路, Course Over Ground)는 지구 표면을 기반으로 볼 때의 두 지점 사이의 선박의 실제 진행 방향이다. 선박의 헤딩(heading)은 바람 및 조류의 영향으로 인해 실제침로와 다를 수 있다.

대지속도(對地速度, Speed Over Ground)는 지구 표면을 기반으로 볼 때의 선박의 속도이다.

선회율(旋回率, Rate Of Turn)은 선박이 선회할 때의 순간적인 회전 비율로서, 분당 회전각도(°/min)로 표시될 수 있다.

일예로, 상기 운항 상황 정보는 AIS(300) 및 V-Pass(400) 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집할 수 있다.

V-Pass(400)는 해양사고 발생시 신속한 대응을 위해 어선의 위치 및 긴급구조신호를 발신하며 어선의 출입항 신고를 자동으로 처리할 수 있는 장치로서, GPS와 무선데이터모뎀이 결합된 형태의 단말장치이며, GPS로부터 수신된 어선의 위치 정보를 해양경찰의 수신기로 보내어 전자해도 화면에 어선의 위치가 실시간 파악 가능하도록 구성된다.

상기 주변 선박 정보 수집부(130)는 주변 선박에 관한 정보를 수집한다.

상기 주변 선박(20)은 상기 운항 선박(10)을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이다. 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보(선박의 길이/폭 등), 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함한다. 미리 설정된 주변 영역 조건은 예를 들어, 상기 운항 선박(10)을 기준으로 미리 설정된 반경(도 12의 R1) 내의 영역(도 12의 C1)으로 설정할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 일예로 주변 영역 조건을 설정하기 위한 반경(도 12의 R1)은 운항 선박(10)의 특성(크기, 종류), 위치를 감안하여 설정되거나 가변될 수 있다.

일예로, 상기 주변 선박에 관한 정보는 AIS(300) 및 V-Pass(400) 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집할 수 있다.

상기 지리 정보 수집부(140)는 해양 지리 정보를 수집한다.

상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물(G)에 관한 정보로서, 지형 정보(예, 해안선, 해저 등고선), 수심 정보, 선저 장애물 정보(예, 해저암초, 해저 난파선), 통항로 정보(예, 법규 등에 의한 통항 분리/제한 정보), 기설치된 물리적 항로표지(40) 정보, 상부 장애물 정보(예, 교량)를 포함한다.

대한민국의 경우, 기설치된 물리적 항로표지(40)는 항로표지법에 기반하여 해양수산부에서 설치 및 관리하는 물리적 항로표지로 이해될 수 있다. 항로표지법에 따르면, 해양수산부는 항로표지를 설치하려는 경우 항로표지를 설치할 해역의 여건 및 해상교통 상황 등을 종합적으로 고려하여 항로표지의 배치와 기능을 결정하여야 한다. 도 5는 기설치된 물리적 항로표지의 일예를 나타낸 예시도이다.

일예로, 상기 해양 지리 정보는 전자해도(ENC, Electronic Navigational Chart)에 기반하여 수집할 수 있다. 도 6은 전자해도의 일예를 나타낸 예시도이다.

전자해도는, 전자해도표시시스템(ECDIS)에서 사용하기 위해 종이해도상에 나타나는 해안선, 등심선, 수심, 항로표지(등대, 등부표), 위험물, 항로 등 선박의 항해와 관련된 모든 해도 정보를 국제수로기구(IHO)의 표준규격(S-57)에 따라 제작된 디지털 해도를 말한다. 대한민국의 경우 국립해양조사원에서 전자해도 데이터를 제공한다. ECDIS(Electronic Chart Display & Information System)는 전자해도를 보여주는 장비로서 국제해사기구(IMO)와 IHO에 의해 정해준 표준사양서(S-52)에 따라 제작된 것을 말한다.

상기 기상 정보 수집부(160)는 주변 해역(SA)의 기상 상황 정보를 수집한다.

상기 주변 해역(SA)은 상기 운항 선박(10)을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 해역이며, 상기 기상 상황 정보는 시간별 조수간만 정보, 파고(波高) 정보를 포함한다. 시간별 조수간만차, 파고(波高)에 의해 선박과 해저 지형간의 거리에 변동이 발생할 수 있으므로, 이를 지형 정보(예, 해안선, 해저 등고선), 수심 정보, 선저 장애물 정보(예, 해저암초, 해저 난파선), 기설치된 물리적 항로표지(40) 정보, 상부 장애물 정보(예, 교량)에 따른 충돌 위험도 산출 시에 보정값으로 반영할 수 있다.

일예로, 상기 기상 상황 정보는 기상청 서버 또는 기상정보 제공 기관의 서버로부터 실시간 또는 미리 정해진 주기에 따라 전송받을 수 있다.

상기 주변 해역(SA)의 설정을 위해 미리 설정된 주변 영역 조건은 예를 들어, 상기 운항 선박(10)을 기준으로 미리 설정된 반경(도 12의 R2) 내의 영역(도 12의 C2)으로 설정할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 일예로 주변 영역 조건을 설정하기 위한 반경(도 12의 R2)은 운항 선박(10)의 특성(크기, 종류), 입항지/출항지 정보 등을 감안하여 설정되거나 가변될 수 있다.

상기 항로표지 제공부(150)는 안전항로(SC)를 산출하며, 상기 안전항로(SC)에 기초하여 가상 항로표지(30)를 전자해도(ENC) 상에 시각적으로 표시 제공한다. 이에 대해서는 상세하게 후술한다.

바람직하게, 가상 항로표지 제공 시스템(100)은 시스템 운영 전반을 관리하며 네트워크(1)를 통한 통신 기능 및 로그인 기능 등을 제공할 수 있도록 하는 공통 관리부(170)를 포함한다. 또한, 본 실시예의 가상 항로표지 제공 시스템(100)은, 운항 선박(10) 및 주변 선박(20)에 관한 선박 기초 정보 및 운항 상황 정보를 저장하는 선박 DB(192), 해양 지리 정보를 저장하는 해양 지리 정보 DB(194)를 포함한다. 변형예로서, 선박 기초 정보, 운항 상황 정보 또는 해양 지리 정보는 해당 정보를 보유 또는 생성하는 외부 서버 또는 단말과 연계하여 실시간으로 제공받을 수도 있다.

도 3을 참조하면 하드웨어적 관점에서, 본 실시예의 가상 항로표지 제공 시스템(100)은 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리(2) 및 상기 메모리(2)에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서(4)를 포함하며, 가상 항로표지 제공방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 실행되는 컴퓨팅 장치이다. 본 실시예의 가상 항로표지 제공 시스템(100)은 데이터 입출력 인터페이스(6)와 통신 인터페이스(8), 데이터 표시 수단(3), 데이터 저장 수단(5)을 더욱 포함할 수 있다.

상기 항로표지 제공부(150)는 상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물(G)과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박(20)과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로(SC)를 산출한다.

일예로, 상기 정적 안전항로 조건은, 상기 운항 선박(10)의 만재상태의 흘수에 미리 설정된 흘수 가중치(예, 1.2~1.5)를 반영한 항로 수심 조건과, 상기 운항 선박(10)의 입항 또는 출항 조종에 필요한 최소 항로 폭(MW)에 기초하여 산출되는 항로 폭 조건에 기반하여 결정된다. 도 11의 B는 운항 선박(10)의 만재상태의 흘수에 기초한 선박의 최저 지점이며, 도 11의 B1은 운항 선박(10)의 만재상태의 흘수에 미리 설정된 흘수 가중치를 반영한 선박의 최저 지점이다. 예를 들어, 상기 도 11의 B1 지점에 기초하여 해상 또는 해저 지형지물(G)과의 충돌이 발생되는 지점을 항로 수심 조건을 충족하지 않는 지점(충돌 발생 위험이 있는 지점)으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 12 및 도 13의 L1은 흘수 가중치를 1.2로 하였을 때 항로 수심 조건을 충족하는 영역의 경계선이며, 도 13의 L2는 흘수 가중치를 1.5로 더욱 높인 경우에 항로 수심 조건을 충족하는 영역의 경계선이다. 흘수 가중치를 높임에 따라 항로 수심 조건을 충족하는 영역의 폭이 감소하게 된다. 도 12 및 도 13의 미설명 부호 G-1, G-2는 지상 영역이고 G-3, G-4는 섬 또는 암초이다.

입항 또는 출항 조종에 필요한 최소 항로 폭(MW)은 운항 선박(10)의 선박 폭에 적절한 가중치(예, 2~5)를 반영하여 산출할 수 있다. 항로의 굴곡 형태와 주변 선박의 동시 운항 상태 등을 고려하여 가중치를 적절하게 부여할 수 있다. 예를 들어, 항로 수심 조건에 따라 충돌 발생 위험이 있는 지점을 연속적으로 경계선의 형태로 산출하고, 해당 지점(또는 경계선)을 기준으로 최소 항로 폭(MW) 이상의 항로 폭이 확보되는 영역을 정적 안전항로 조건을 충족하는 영역으로 판단할 수 있다. 최소 항로 폭(MW)을 산출하기 위한 가중치를 높일 수록 최소 항로 폭(MW)은 증가하게 된다.

또다른 일예로, 도 15를 참조하면, 상기 정적 안전항로 조건은, 전자해도(ENC)를 구성하는 해역(SA)을 미리 설정된 크기의 격자 구역(CA)으로 분할하고, 각각의 격자 구역(CA)별로 미리 설정된 기준에 의해 해상 또는 해저 지형지물(G)과의 충돌 발생 위험을 산출하고, 충돌 발생 위험이 없는 것으로 판단된 격자 구역 중 운항 선박(10)이 위치한 격자 구역(CA')과 연결되는 격자 구역(CA'') 중 적어도 일부의 격자 구역으로 정적 안전항로를 형성하도록 구성된다. 도 15에서 하얀색으로 표시된 격자 구역(CA)들은 충돌 발생 위험이 없는 것으로 판단된 격자 구역 중 운항 선박(10)이 위치한 격자 구역(CA')과 연결되는 격자 구역(CA'')이며, 도 15에서 회색으로 표시된 격자 구역(CA)들은 충돌 발생 위험이 있는 것으로 판단된 격자 구역이다. 일예로, 충돌 발생 위험의 판단은 상술한 항로 수심 조건과 동일한 방식으로 이뤄질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

운항 선박(10)이 위치한 격자 구역(CA')은 운항 선박(10)의 영역 일부 또는 전부와 겹치는 격자 구역이 될 수 있다. 운항 선박(10)이 위치한 격자 구역(CA')과 연결되는 격자 구역(CA'')은, 운항 선박(10)이 위치한 격자 구역(CA')과 직접 인접한 격자 구역이거나 그 인접한 격자 구역에 인접한 또다른 격자 구역이 될 수 있다.

한편, 상기 동적 안전항로 조건은, 상기 운항 선박(10)을 기준으로 상기 주변 선박(20)이 미리 설정된 이격거리(D, 도 14 참조) 이내로 진입하지 않도록 하는 이격거리 조건에 기반하여 결정된다. 미리 설정된 이격거리(D)는 운항 선박(10) 및 주변 선박(20)의 선박 제원 정보에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 선박의 길이에 적절한 가중치를 반영한 값을 이격거리(D)로 설정할 수 있다. 도 14의 L3는 이격거리(D)를 설정하기 위해 선박 중심을 중심으로 생성된 가상의 원이다.

일예로, 상기 운항 선박(10) 및 주변 선박(20)의 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함하는 운항 상황 정보에 기초하여 각각의 선박의 예상 이동 경로가 산출될 수 있다. 상기 동적 안전항로 조건은, 운항 선박(10) 및 주변 선박(20)의 각각의 예상 이동 경로를 실시간으로 산출하여 비교하는 과정에서 운항 선박(10)을 기준으로 상기 주변 선박(20)이 미리 설정된 이격거리(D) 이내로 진입하지 않는 이격거리 조건을 충족하는 영역을 동적 안전항로 조건을 충족하는 영역으로 판단하도록 구성된다.

상기 구성을 통해, 상기 항로표지 제공부(150)는 정적 안전항로 조건과 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 해상 영역에 기초하여 안전항로(SC)를 산출한다. 또한, 상기 항로표지 제공부(150)는 상기 안전항로(SC)에 기초하여 운항 선박(10)에 설치된 선박 단말(12)의 디스플레이 수단(14)을 통해 가상 항로표지(30)를 전자해도(ENC) 상에 시각적으로 표시 제공한다(도 16 또는 도 17 참조).

바람직하게, 상기 항로표지 제공부(150)는 상기 기상 상황 정보에 더욱 기초하여 안전항로(SC)를 산출할 수 있으며, 이에 대해서는 기상 정보 수집부(160)에 관한 설명을 통해 설명된 바 있으므로 중복 설명을 생략한다.

상기 가상 항로표지(30)는 등표(32), 등부표(34), 부표(36) 및 입표(38)를 포함한다. 도 16 내지 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지를 예시하기 위한 모식도이다.

등표(32)는 해상의 한지점에 고정 설치하여 항로, 암초, 노출암 등의 위치를 표시하는 항로표지이다.

등부표(34)는 항로의 안전수역과 암초 등의 존재, 항로표지 등을 위하여 해저고정시켜 해면상에 뜨게 하여 발광하는 항로표지이다.

부표(36)는 해상암초 또는 장애물의 존재, 항로 표시를 위하여 해저에 고정시켜 해면상에 뜨게 하는 구조물로서, 등화가 되지 않는 항로표지이다.

입표(38)는 해상 암초상 수심이 얕은 곳, 노출암 등에 설치하여 위험을 표시하며, 등화가 되지 않는 항로표지이다.

일예로 등표(32), 등부표(34), 부표(36) 및 입표(38)는 선박의 통항로를 안내하기 위한 측방표지의 기능을 제공하기 위해 가상 항로표지(30)로서 표시될 수 있으며, 다른예로 선박의 좌초 위험을 방지하기 위한 위험표지의 기능을 제공하기 위해 가상 항로표지(30)로서 표시될 수 있다.

국제항로표지협회 해상부표식은 세계를 2개 지역으로 구분하여 부표의 방향(항해자가 바다로부터 항, 강, 하구 기타 수로에 접근할 때를 기준하여 좌현측과 우현측을 말한다)에 따라 측방표지의 표면색과 광색을 기준으로 우현측 녹색, 좌현측 홍색을 채택하는 A지역과 우현측 홍색, 좌현측 녹색을 채택하는 B지역으로 구분하고 있으며, 이 기준에서 대한민국에서는 B지역 해상부표식을 적용한다.

해상부표식은 가항수로의 측방한계, 자연위험물 및 침선 등의 장해물, 항해자에게 중요한 구역 또는 지물, 신위험물을 표시하는 모든 고정표지 및 부표류에 적용하는 기준을 정하는 기반이 된다. 이외에 항로표지의 일반적인 개념 및 기능 등은 해양수산부의 '항로표지의 기능 및 규격에 관한 기준' 등을 통해 참조될 수 있다.

변형예로서, 본 실시예의 가상 항로표지(30)는, 등대(미도시) 또는 도등(미도시)을 더욱 포함할 수도 있다. 물리적 등대 또는 도등은 제한 시계 또는 입항 선박의 위치에 따라 사용이 제한될 수 있으므로, 이를 감안하여 물리적 제약으로 물리적 서비스가 불가능한 지역에서의 입출항 시 각 선박의 입출항 방향, 적하 상태 등을 감안하여 가변되는 가상 등대/도등 서비스를 제공할 수도 있다.

바람직하게, 상기 항로표지 제공부(150)는 상기 기설치된 물리적 항로표지(40)를 가상 항로표지(30)와 함께 시각적으로 표시 제공하되, 상기 가상 항로표지(30)와 시각적으로 구분하여 표시 제공한다. 이를 통해 선박 운항자는 운항 선박(10)에 맞춤형으로 표시 제공되는 가상 항로표지(30)를 확인하면서, 기설치된 물리적 항로표지(40)를 함께 확인할 수 있다. 도 19는 기설치된 물리적 항로표지와 본 실시예의 가상 항로표지를 함께 시각적으로 표시 제공하는 상태를 예시한 모식도이다.

도 7 내지 도 10, 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 안전항로 및 가상 항로표지의 다양한 변형예를 나타낸 모식도로서, 안전항로(SC)가 항로 폭(W)을 갖는 형태로 산출된 예를 나타낸다.

일예로, 상기 안전항로(SC)는 다음과 같이 구성될 수 있다.

상기 안전항로(SC)는 운항 선박(10)의 입항지(AP)와 출항지(DP)를 연결하는 경로를 포함하며 항로 폭(W)을 갖는 형태로 산출된다.

이 경우, 상기 가상 항로표지(30)는 등표(32), 등부표(34) 및 부표(36) 중 어느 하나의 형태로 표시되고, 항로 폭(W)을 갖는 형태의 상기 안전항로(SC)의 좌측 항로 경계선(LL), 우측 항로 경계선(RL) 중의 적어도 일측 경계선(LL 또는 RL)을 따라 간격을 갖고 배치된다(도 7의 (a),(b),(c), 도 8, 도 9, 도 10, 도 17). 가상 항로표지(30)에 입표(38)가 더욱 포함되어 표시될 수 있다.

다른예로, 상기 안전항로(SC)는 다음과 같이 구성될 수 있다.

상기 안전항로(SC)는 운항 선박(10)의 입항지(AP)와 출항지(DP)를 연결하는 경로를 포함하며 항로 폭(W)을 갖는 형태로 산출된다.

이 경우, 상기 가상 항로표지(30)는 등표(32), 등부표(34) 및 부표(36) 중 어느 하나의 형태로 표시되고, 항로 폭(W)을 갖는 형태의 상기 안전항로(SC)의 가상의 중앙선(CL)을 따라 간격을 갖고 배치된다(도 7의 (d)). 가상 항로표지(30)에 입표(38)가 더욱 포함되어 표시될 수 있다.

다른예로, 상기 안전항로(SC)는 다음과 같이 구성될 수 있다.

상기 안전항로(SC')는 운항 선박(10)의 입항지(AP)와 출항지(DP)를 연결하는 경로를 포함하는 가항 해역의 형태로 산출된다(도 16).

상기 가상 항로표지(30)는 상기 가항 해역(SC')의 경계선(LL',RL')을 따라 간격을 갖고 배치되는 등표(32), 등부표(34) 및 부표(36) 중 어느 하나의 형태로 표시된다(도 16). 가상 항로표지(30)에 입표(38)가 더욱 포함되어 표시될 수 있다.

일예로, 안전항로(SC)가 항로 폭(W)을 갖는 형태로 산출되는 경우는 정적 안전항로 조건에 항로 수심 조건과 항로 폭 조건을 모두 반영한 경우로 볼 수 있으며, 안전항로(SC')가 가항 해역의 형태로 산출되는 경우는 정적 안전항로 조건에 항로 수심 조건만을 반영한 경우로 볼 수도 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 운항 선박(10) 및 주변 선박(20)의 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함하는 운항 상황 정보에 기초하여 각각의 선박의 예상 이동 경로가 산출될 수 있다.

이러한 예상 이동 경로를 이용하여 더욱 바람직하게, 상기 가상 항로표지 제공 시스템(100)은 안전사고 방지 경보를 제공할 수 있다.

이를 위해, 상기 선박 기초 정보는 상기 운항 선박(10)의 조종운동 특성 정보를 더욱 포함한다. 상기 조종운동 특성 정보는 운항 선박(10)의 선회성 지수(K) 및 추종성 지수(T)를 포함한다.

선회성이란 일정 타각을 주었을 때 선박이 얼마 크기의 각속도로 선회를 할 수 있는가를 표시하는 개념이며, 선회성 지수(K)는 선박의 선회성을 나타내는 지수이다. 선회성 지수(K)의 값이 클수록 선박의 선회능력은 크며 선회성 지수(K)의 값이 작을수록 선박의 선회 각 변위량은 작아진다. 선회성 지수(K)의 차원은 1/sec이다.

한 선박에 일정 타각 θ를 주고 상당한 시간이 경과하면 각속도는 Kθ가 된다. 예를 들어, 어떤 선박이 16 노트로 항해 중에 우현 10°의 타각을 계속 잡고 있을 때, 일정 시간 후에 일정 각속도 0.327°/sec 로 선회하는 경우를 고려하면, Kθ = 0.327°/sec에서 K×10°= 0.327°/sec이므로 선회성 지수(K)= 0.0327/sec의 값이 된다.

추종성 지수(T)는 침로 안정성 및 조타에 대한 선체의 추종성을 나타내는 지수로서, 선박이 직진 중 일정 타각을 주었을 때 어느 정도 시간이 경과된 후, 즉 타각이 완성된 몇 초 후에 본격적으로 선회 운동이 발생하는지에 관한 시간의 경과를 표시하기 위한 지수이다. 추종성 지수(T)의 차원은 sec(초)이다.

예를 들어, 상기 선박에서 타각 10°를 완성한 후 20 초가 경과하고 나서 선박이 본격적인 선회를 하였다면, 이 선박의 추종성 지수는 20 sec이다.

일예로, 운항 선박(10)의 선회성 지수(K) 및 추종성 지수(T)는 선박의 건조 후에 선박 건조사에 의해 실험적으로 구해질 수 있다.

상기 항로표지 제공부(150)는, 상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 상기 운항 선박(10)과 상기 가항 해역(SC')의 경계선(LL',RL')과의 충돌 위험도를 실시간으로 산출하고, 상기 충돌 위험도가 미리 설정된 위험도 기준에 도달한 경우, 상기 선박 단말(12)로 안전사고 방지 경보를 전송한다. 일예로, 안전사고 방지 경보는 선박 단말(12)에 마련된 경보 수단(15)을 통해 시각적 경보 및/또는 청각적 경보 및/또는 촉각적 경보(예, 진동)에 의해 선박 운항자에게 제공될 수 있다.

상기 미리 설정된 위험도 기준은, 상기 운항 선박(10)의 실시간 운항 상황 정보와 상기 운항 선박(10)의 선회성 지수 및 추종성 지수에 기초하여 판단한 결과, 상기 운항 선박(10)에 미리 설정된 최대 회피 타각(舵角)을 주더라도 상기 가항 해역(SC')의 경계선(LL',RL')과의 충돌 회피 조건을 충족할 수 없는 것으로 판단되는 상태이다. 일반적으로 선박의 최대 타각은 35도 정도이며, 미리 설정된 최대 회피 타각(舵角)은 이와 유사한 정도의 값으로 설정될 수 있다.

시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보 등을 통해 운항 선박(10)의 실시간 운항 상황(위치, 자세, 속도, 가속도 등)을 얻은 상태에서, 운항 선박(10)의 선회성 지수(K) 및 추종성 지수(T)를 이용하면 운항 선박(10)에 미리 설정된 최대 회피 타각(舵角)을 주는 경우에 얻어지는 선회 특성(예, 각속도)과 추종 특성(예, 선회 운동 발생 시간)을 알 수 있다. 이러한 정보를 이용하면, 운항 선박(10)이 실시간 운항 상황에서 가항 해역(SC')의 경계선(LL',RL')에 대한 충돌을 회피하기 위해 최대 회피 타각(舵角)을 주는 경우에 충돌 회피가 가능한지에 대해 실시간 산출이 가능하다. 그러므로, 이러한 산출 결과를 이용하여, 운항 선박(10)에 미리 설정된 최대 회피 타각(舵角)을 주더라도 상기 가항 해역(SC')의 경계선(LL',RL')과의 충돌 회피 조건을 충족할 수 없는 것으로 판단되는지 여부를 실시간으로 판단하고, 이에 기초하여 충돌 회피 조건을 충족할 수 없다고 판단되거나 또는 미리 설정한 가중치(시간 여유치 또는 거리 여유치)를 반영하여 충돌 위험이 있다고 판단되는 시점에 안전사고 방지 경보를 전송할 수 있다.

한편, 바람직하게 본 실시예의 가상 항로표지 제공 시스템(100)는, 상기 운항 상황 정보 및 주변 선박에 관한 정보를 각각 미리 설정된 주기에 따라 수집하며, 상기 안전항로(SC)를 미리 설정된 주기에 따라 갱신하여 산출하며, 상기 가상 항로표지(30)를 미리 설정된 주기에 따라 갱신하여 표시 제공한다.

또한, 바람직하게, 상기 운항 선박(10)이 2척 이상인 경우, 상기 가상 항로표지(30)는 각각의 운항 선박(10)별로 개별적으로 산출된 안전항로(SC)에 기초하여 운항 선박별 맞춤형으로 표시 제공한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 항로표지 제공 시스템의 동작 흐름도이다.

S10단계에서 가상 항로표지 제공 시스템(100)은, 운항 선박의 선박 기초 정보, 운항 선박의 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보, 해양 지리 정보를 수집한다.

S20단계에서 가상 항로표지 제공 시스템(100)은, 상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출한다.

S30단계에서 가상 항로표지 제공 시스템(100)은, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말로 안전항로 및/또는 가상 항로표지에 관한 정보를 무선 또는 유선 전송하고 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

10: 운항 선박
12: 선박 단말
14: 디스플레이 수단
20: 주변 선박
30: 가상 항로표지
32: 등표
34: 등부표
36: 부표
38: 입표
40: 기설치된 물리적 항로표지
100: 가상 항로표지 제공 시스템
110: 선박 기초 정보 수집부
120: 운항 상황 정보 수집부
130: 주변 선박 정보 수집부
140: 지리 정보 수집부
150: 항로표지 제공부
160: 기상 정보 수집부
170: 공통 관리부
SC': 가항 해역
G: 해상 또는 해저 지형지물
SA: 주변 해역
SC: 안전항로

Claims (15)

1. 운항 선박의 선박 기초 정보를 수집하는 선박 기초 정보 수집부- 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함함-;
   운항 선박의 운항 상황 정보를 수집하는 운항 상황 정보 수집부- 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보를 포함함-;
   주변 선박에 관한 정보를 수집하는 주변 선박 정보 수집부- 상기 주변 선박은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함함-;
   해양 지리 정보를 수집하는 지리 정보 수집부- 상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물에 관한 정보로서, 지형 정보, 수심 정보, 선저 장애물 정보, 통항로 정보, 기설치된 물리적 항로표지 정보, 상부 장애물 정보를 포함함-; 및
   상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공하는 항로표지 제공부;를 포함하며,
   상기 가상 항로표지는 등표, 등부표, 부표 및 입표를 포함하고,
   상기 항로표지 제공부는 상기 기설치된 물리적 항로표지를 가상 항로표지와 함께 시각적으로 표시 제공하되, 상기 가상 항로표지와 시각적으로 구분하여 표시 제공하는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
2. 운항 선박의 선박 기초 정보를 수집하는 선박 기초 정보 수집부- 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함함-;
   운항 선박의 운항 상황 정보를 수집하는 운항 상황 정보 수집부- 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보를 포함함-;
   주변 선박에 관한 정보를 수집하는 주변 선박 정보 수집부- 상기 주변 선박은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함함-;
   해양 지리 정보를 수집하는 지리 정보 수집부- 상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물에 관한 정보로서, 지형 정보, 수심 정보, 선저 장애물 정보, 통항로 정보, 기설치된 물리적 항로표지 정보, 상부 장애물 정보를 포함함-; 및
   상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공하는 항로표지 제공부;를 포함하며,
   상기 정적 안전항로 조건은,
   상기 운항 선박의 만재상태의 흘수에 미리 설정된 흘수 가중치를 반영한 항로 수심 조건과, 상기 운항 선박의 입항 또는 출항 조종에 필요한 최소 항로 폭에 기초하여 산출되는 항로 폭 조건에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
3. 운항 선박의 선박 기초 정보를 수집하는 선박 기초 정보 수집부- 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함함-;
   운항 선박의 운항 상황 정보를 수집하는 운항 상황 정보 수집부- 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보를 포함함-;
   주변 선박에 관한 정보를 수집하는 주변 선박 정보 수집부- 상기 주변 선박은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함함-;
   해양 지리 정보를 수집하는 지리 정보 수집부- 상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물에 관한 정보로서, 지형 정보, 수심 정보, 선저 장애물 정보, 통항로 정보, 기설치된 물리적 항로표지 정보, 상부 장애물 정보를 포함함-; 및
   상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공하는 항로표지 제공부;를 포함하며,
   상기 안전항로는 운항 선박의 입항지와 출항지를 연결하는 경로를 포함하며 항로 폭을 갖는 형태로 산출되며,
   상기 가상 항로표지는 등표, 등부표 및 부표 중 어느 하나의 형태로 표시되고, 항로 폭을 갖는 형태의 상기 안전항로의 좌측 항로 경계선, 우측 항로 경계선 중의 적어도 일측 경계선을 따라 간격을 갖고 배치되는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
4. 운항 선박의 선박 기초 정보를 수집하는 선박 기초 정보 수집부- 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함함-;
   운항 선박의 운항 상황 정보를 수집하는 운항 상황 정보 수집부- 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보를 포함함-;
   주변 선박에 관한 정보를 수집하는 주변 선박 정보 수집부- 상기 주변 선박은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함함-;
   해양 지리 정보를 수집하는 지리 정보 수집부- 상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물에 관한 정보로서, 지형 정보, 수심 정보, 선저 장애물 정보, 통항로 정보, 기설치된 물리적 항로표지 정보, 상부 장애물 정보를 포함함-; 및
   상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공하는 항로표지 제공부;를 포함하며,
   상기 안전항로는 운항 선박의 입항지와 출항지를 연결하는 경로를 포함하며 항로 폭을 갖는 형태로 산출되며,
   상기 가상 항로표지는 등표, 등부표 및 부표 중 어느 하나의 형태로 표시되고, 항로 폭을 갖는 형태의 상기 안전항로의 가상의 중앙선을 따라 간격을 갖고 배치되는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
5. 운항 선박의 선박 기초 정보를 수집하는 선박 기초 정보 수집부- 상기 선박 기초 정보는 선박 제원 정보, 선박 흘수 정보, 입항지/출항지 정보를 포함함-;
   운항 선박의 운항 상황 정보를 수집하는 운항 상황 정보 수집부- 상기 운항 상황 정보는 시간별 선박 위치 정보, 실제침로(COG) 정보, 대지속도(SOG) 정보, 선회율(ROT) 정보를 포함함-;
   주변 선박에 관한 정보를 수집하는 주변 선박 정보 수집부- 상기 주변 선박은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 선박이며, 상기 주변 선박에 관한 정보는 선박 제원 정보, 시간별 선박 위치 정보, 실제침로 정보, 대지속도 정보, 선회율 정보를 포함함-;
   해양 지리 정보를 수집하는 지리 정보 수집부- 상기 해양 지리 정보는 해상 또는 해저 지형지물에 관한 정보로서, 지형 정보, 수심 정보, 선저 장애물 정보, 통항로 정보, 기설치된 물리적 항로표지 정보, 상부 장애물 정보를 포함함-; 및
   상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌을 방지하기 위한 정적 안전항로 조건과 주변 선박과의 충돌을 방지하기 위한 동적 안전항로 조건을 모두 충족하는 안전항로를 산출하고, 상기 안전항로에 기초하여 운항 선박에 설치된 선박 단말의 디스플레이 수단을 통해 가상 항로표지를 전자해도 상에 시각적으로 표시 제공하는 항로표지 제공부;를 포함하며,
   상기 안전항로는 운항 선박의 입항지와 출항지를 연결하는 경로를 포함하는 가항 해역의 형태로 산출되며,
   상기 가상 항로표지는 상기 가항 해역의 경계선을 따라 간격을 갖고 배치되는 등표, 등부표 및 부표 중 어느 하나의 형태로 표시되는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 선박 기초 정보는 상기 운항 선박의 조종운동 특성 정보- 상기 조종운동 특성 정보는 운항 선박의 선회성 지수 및 추종성 지수를 포함함-를 더욱 포함하며,
   상기 항로표지 제공부는,
   상기 선박 기초 정보, 운항 상황 정보, 주변 선박에 관한 정보 및 해양 지리 정보에 기초하여, 상기 운항 선박과 상기 가항 해역의 경계선과의 충돌 위험도를 실시간으로 산출하고, 상기 충돌 위험도가 미리 설정된 위험도 기준에 도달한 경우, 상기 선박 단말로 안전사고 방지 경보를 전송하며,
   상기 미리 설정된 위험도 기준은,
   상기 운항 선박의 실시간 운항 상황 정보와 상기 운항 선박의 선회성 지수 및 추종성 지수에 기초하여 판단한 결과, 상기 운항 선박에 미리 설정된 최대 회피 타각(舵角)을 주더라도 상기 가항 해역의 경계선과의 충돌 회피 조건을 충족할 수 없는 것으로 판단되는 상태인 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 안전사고 방지 경보는 시각적 경보, 청각적 경보 및 촉각적 경보 중의 적어도 어느 하나의 형태로 제공되도록 구성된 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
8. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
   주변 해역의 기상 상황 정보를 수집하는 기상 정보 수집부- 상기 주변 해역은 상기 운항 선박을 기준으로 미리 설정된 주변 영역 조건을 충족하는 해역이며, 상기 기상 상황 정보는 시간별 조수간만 정보, 파고(波高) 정보를 포함함-;를 더욱 포함하며,
   상기 항로표지 제공부는 상기 기상 상황 정보에 더욱 기초하여 안전항로를 산출하는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
9. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 동적 안전항로 조건은,
   상기 운항 선박을 기준으로 상기 주변 선박이 미리 설정된 이격거리 이내로 진입하지 않도록 하는 이격거리 조건에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
   
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 선박 기초 정보는 PortMIS(Port Management Information System) 및 AIS(Auto Identification System) 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집하며,
    상기 운항 상황 정보는 AIS 및 V-Pass 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집하며,
    상기 주변 선박에 관한 정보는 AIS 및 V-Pass 중 적어도 어느 하나에 기반하여 수집하며,
    상기 해양 지리 정보는 전자해도에 기반하여 수집하는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
    
13. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 운항 상황 정보 및 주변 선박에 관한 정보를 각각 미리 설정된 주기에 따라 수집하며,
    상기 안전항로를 미리 설정된 주기에 따라 갱신하여 산출하며,
    상기 가상 항로표지를 미리 설정된 주기에 따라 갱신하여 표시 제공하는 것을 특징으로 하는 된 가상 항로표지 제공 시스템.
    
14. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 운항 선박이 2척 이상인 경우, 상기 가상 항로표지는 각각의 운항 선박별로 개별적으로 산출된 안전항로에 기초하여 운항 선박별 맞춤형으로 표시 제공하는 것을 특징으로 하는 가상 항로표지 제공 시스템.
    
15. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 정적 안전항로 조건은,
    전자해도를 구성하는 해역을 미리 설정된 크기의 격자 구역으로 분할하고,
    각각의 격자 구역별로 미리 설정된 기준에 의해 해상 또는 해저 지형지물과의 충돌 발생 위험을 산출하고,
    충돌 발생 위험이 없는 것으로 판단된 격자 구역 중 운항 선박이 위치한 격자 구역과 연결되는 격자 구역 중 적어도 일부의 격자 구역으로 정적 안전항로를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 가상 항로표지 제공 시스템.
    

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