KR102541032B1 - 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선박 운전 운항 장치가 제공된다. 선박 운전 운항 장치는 주변 물체를 향해 레이더 신호를 송신하도록 구성된 레이더부(110); 및 상기 레이더부(110)와 동작 가능하게 결합되고, 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상이면, 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지 정보는 필터링하도록 구성된 주 제어부(180)를 포함하고, 상기 주 제어부(180)는 고도 센서 또는 앵글 센서를 이용하여 상기 파고에 관한 상태 정보를 판단하여, 연근해 어업을 주로 하는 중소형 선박들 간의 충돌을 사전 방지할 수 있는 경고 시스템을 제공할 수 있다.

Description

선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법{Safe navigation device in ship and its control method}

본 발명은 선박의 안전 운항 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법에 대한 것이다.

최근 들어 소형 선박들의 해상 충돌 및 침몰 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 대부분이 연근해에서 운항하는 중소형 선박으로 조업 환경의 급변에 신속하게 대처할 수 없고 다양한 안전 시스템의 구축 미비로 당국의 적극적인 대처에도 불구하고 사망사고로 이어지는 경우가 많다.

현재 정부차원에서 다양한 안전 운항 시스템 구축을 위해서 노력하고 있다. 예를 들어 지능형 교통망(자동차 운항 관련 시스템)과 같은 V2X 시스템을 활용하여 주변의 선박정보 및 운항 정보를 공유하여 사전에 경보를 발생하는 방법으로 다양한 개발을 진행 중에 있다.

하지만 이들의 시스템은 한 두 대의 선박에 설치한다고 해서 이 시스템이 구축되는 것이 아니라 전국적인 시스템 구축 사업이나 최소한 비슷한 지역에서 운항하는 선박들이 모두 이 시스템이 구축되어야 실질적인 효과를 볼 수 있는 구조이다.

또한 현재 정부 및 각 지방단체에서 개발하고자 하는 시스템의 경우 구축 비용이 상당히 높고 복잡한 IT 시스템으로 인해서 선박에 설치하는 제품단가도 상당히 높다. 예를들어 2021년해양수산부에서진행하는 E-네비게이션 보급 장비가격이 360만원이라는 적지 않은 금액으로, 정부보조금이 50%라고는하지만, 어민들에게는 상당한 부담이었으며 초기사업이후 수리비 및 교체비용에 대해서는 정보보조금없이 전액어민들의 몫으로 진행되었다.

또한 3톤 미만의 소형 어선은 지원사업에서 제외되어 국내 선박량에서 가장 많은 수량을 차지하는 소형 선박의 조업 안전에 대응책이 없다.

시간이 지남에 따라 어획량이 날로 줄어들고 소형선박들의 경우 소득이 최저 임금에도 못 미치는 현실에서 막대한 수리비용 및 교체 비용은 소득감소로 이어지고 있다. 현실적으로 중소형 선박을 운항하는 어민들은 저렴하고 유지보수 비용이 저렴한 시스템, 현실적으로 도움이 되는 장비를 원하지만 정부의 입장에서는 4차 산업, IOT 시스템 등 첨단 장비의 개발을 진행하고 있어 현실과 너무 동떨어진 시스템을 고수하고 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제를 해결하기 위해, 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 중소형 선박에 가장 현실적이고 적합한 시스템을 개발 제작하여 단순하면서도 안전운항에 가장 최적화된 시스템을 제공하고자 한다

또한, 본 발명의 목적은 연근해 어업을 주로 하는 10톤 미만의 중소형 선박들에 있어서 변화무상한 해상 상황에서 안전 운항이 가능하도록 선장들에게 신속한 정보 제공을 통해 해상 사고를 사전에 방지하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사고 발생시 자동화된 시스템을 이용해서 사고 선박의 정확한 정보 및 위치를 실시간으로 해경 및 관할 당국으로 송신함으로써 구조 시간의 단축과 사고 처리에 보다 현실적인 데이터를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 선박 운전 운항 장치가 제공된다. 선박 운전 운항 장치는 주변 물체를 향해 레이더 신호를 송신하도록 구성된 레이더부(110); 및 상기 레이더부(110)와 동작 가능하게 결합되고, 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상이면, 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지 정보는 필터링하도록 구성된 주 제어부(180)를 포함하고, 상기 주 제어부(180)는 고도 센서 또는 앵글 센서를 이용하여 상기 파고에 관한 상태 정보를 판단하여, 연근해 어업을 주로 하는 중소형 선박들 간의 충돌을 사전 방지할 수 있는 경고 시스템을 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주 제어부(180)는 3축 자이로 센서를 이용하여 파고가 낮은 구간이라고 판단되면, 일정한 시간 간격으로 수신되는 데이터를 모두 정상적인 정보로 판단하여 처리하고, 3축 자이로 센서를 이용하여 파고가 높은 구간이라고 판단되면, 선박의 각도가 0이 되는 시점과 최고점의 고도상태를 예측하고, 상기 선박의 각도가 0이 되는 시점부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지는 필터링할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주 제어부(180)는 상기 선박의 고도가 최고점의 90퍼센트 이상인 구간 중 상기 선박의 각도가 5도에서 0도로 변하는 구간에서 레이더 신호가 송신되도록 상기 레이더부(110)를 제어하고, 상기 선박의 각도가 0도에서 -5도로 변하는 구간에서 레이더 신호를 송신하면서 주변 물체를 통해 반사되는 레이더 정보를 수신하여 주변 물체를 분석하고, 상기 선박의 각도가 -5도를 벗어난 경우 레이더 신호를 송신하는 것을 정지할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주 제어부(180)는 상기 수동 탐지 방식과 관련된 수동 탐지 모드에서 특정 탐지 방향이 도래한 것으로 판단되면 레이더 모듈의 위치를 변경한 이후 사용자 모드 변경 여부를 다시 판단하여 자동 탐지 모드가 다시 수행되도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 상기 주 제어부(180)는 상기 자동 탐지 모드가 다시 수행되는 경우, 선박이 일정 속도로 항행 중인지 여부를 판단하여 전방 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 상기 주 제어부(180)는 선박이 일정 속도로 항행 중인지 않은 경우 사용자 모드 변경 여부를 판단하여 다시 수동 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 상기 주 제어부(180)는 상기 자동 탐지 모드에서 전방 탐지 모드가 수행되면, 선박이 일정 속도 이하로 조업 중이면 360도 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주 제어부(180)는 충돌 경보 예측 알고리즘이 적용되는 경우, 위험 지역에 근접한 것으로 판단되면 경고를 발생하고, 충돌 예측 시간이 10초 이내이고 가속도 값이 설정 값 이상이면 충돌 여부를 판단하여 사고 및 조난 신호를 발생시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주 제어부(180)는 상기 충돌이 발생한 것으로 판단되면, 선박 상태 체크 알고리즘을 구동하여 선박의 각도를 확인하여 선박의 부분 전복, 완전 전복 및 정상 여부를 판단하고, 상기 선박의 침수 상황을 판단하고 예상 침수 시간을 연산하고, 침수 상황 및 예상 침수 시간에 관한 정보를 무선 통신을 통해 이동 단말로 전송할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 이동 단말의 어플리케이션 프로그램은 사고 신고 알고리즘을 구동하여 상기 선박으로부터 수신 데이터를 확인하고, 수신 데이터가 정상인 것으로 판단되면, 수신 데이터의 전송 시간을 확인하여 상기 선박의 현재 좌표를 판단하여 사고 접수 및 수신 데이터 송신을 위해 관할 당국 웹 페이지에 접속을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 이동 단말의 어플리케이션 프로그램은 관할 당국 웹 페이지에 접속하여 조업 관련 데이터를 추출하고, 조업 관련 데이터에 따라 조업 제한 상태인지 여부를 판단하고, 조업 제한 상태이면 조업 제한 경보를 발생하고, 조업 제한 상태로 설정된 지역에서 일정 거리 이상 운항한 경우, 관할 당국 웹 페이지로 출항 선박 정보를 전송할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주 제어부(180)는 선박의 시동이 on 상태인 경우, 엔진 온도, 화재 감지, 침수 감지 또는 선박 평형 여부에 따라 경보를 발생시키고, 조난 요청 또는 구조 신고 요청이 전달된 경우, 해당 선박에 대한 상태, 위치 및 해당 선박 정보를 관할 당국 웹 페이지로 전송하여 신고 처리를 수행하고, 조난 요청 또는 구조 신고 요청이 송신된 이동 단말로 신고 처리에 관한 정보를 전달할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 주 제어부(180)는 360도 탐지 모드인 경우, 주변 물체 및 주변 선박을 탐지하고, 선박과 충돌 가능성이 가장 높은 물체인 위험 물체를 추출하고, 상기 선박과 상기 위험 물체와의 거리, 상기 위험 물체의 속도 및 방위각을 고려하여 레이더 탐지 방향을 위험 물체 방향으로 변경하고, 변경된 위험 물체 방향으로 레이더 탐지 방향을 고정하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 주 제어부(180)는 상기 위험 물체가 사라진 것으로 판단되기 전까지 상기 위험 물체와의 거리, 상기 위험 물체의 속도 및 방위각을 다시 판단하여, 레이더 탐지 방향을 재변경하고, 재변경된 위험 물체 방향으로 레이더 탐지 방향을 고정하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 연근해 어업을 주로 하는 중소형 선박들 간의 충돌을 사전 방지할 수 있는 경고 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 충돌 발생시 사고정보의 기록 및 분석을 제공할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 충돌 및 침몰상황 발생시 해경 및 담당기관에 자동 전송하는 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 해상 환경의 급변하는 상황 대처를 위해서 원격데이터를 제공할 수 있다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

도 1a는 본 발명에 따른 선박의 운항 지원 장치의 상세한 구성을 나타낸다.
도 1b는 본 발명에 따른 레이더부(110)의 상세한 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 파고 높이에 따른 수평 유지 장치의 원리와 바운스 현상을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법의 개념도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파고에 따른 물체 인식 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더부의 탐지 방식의 흐름도를 나타낸다.
도 5c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더부의 탐지 방식의 흐름도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 충돌 판단 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 충돌 시 선박 상태 확인 및 상태 정보 전송 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 폰 어플리케이션에 의한 사고 접수 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 입, 출항 자동 신고 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 사용자 인식 및 스마트폰 자동 활성화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 관할 당국의 홈페이지 정보를 이용한 조업 제한에 대한 경보 발생 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 선박 운항 시 실시간 상태 정보 모니터링 방법의 흐름도를 나타낸다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 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 사용한다.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 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 않아야 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 모듈, 블록 및 부는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명은 중소형 선박의 안전 운항을 위한 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로 그 기능은 아래와 같이 구분될 수 있다.

첫째. 연근해 어업을 주로 하는 중소형 선박들 간의 충돌을 사전 방지할 수 있는 경고 시스템을 제공한다.

충돌 경고 시스템의 경우 레이더를 이용하여 전방 및 측후방의 접근 물체를 포착하여 위험지역 및 거리 이내에 있을 경우 이를 선장, 선원들에게 소리 및 빛 정보를 이용하여 경고를 할 수 있도록 한다. 또한, 각종 센서 정보를 이용하여 선박의 상태정보를 실시간으로 사용자에게 전달하는 시스템으로 자동차에서 사용하는 자율주행에 필요한 레이더 방식을 사용하여 손쉽게 구성할 수 있다. 이들 레이더장치는 수 킬로미터까지 판단할 필요도 없고 150-200미터 이내의 범위에서 측정할 수 있다면 충돌 상황에 상시 대처할 수 있다.

또한 이 레이더 시스템은 파고가 높은 해상 상황에 대해서도 별도의 레이더 장치의 평형을 유지하는 기계적 및 전자식 평형 장치를 필요치 않아 생산 원가 및 고장 발생률을 낮출 수 있도록 구성한다.

둘째. 충돌 발생시 사고정보의 기록 및 분석 자동차의 블랙박스와 같이 충돌발생시에는 충돌 상황의 정보를 정확하게 기록 분석하여 해경 및 담당 기관으로 전송하는 것이다. 레이더 장치를 이용해서 충돌 당시의 속도, 충돌 방향과 같은 충돌 정보를 기록하고 또 한 3축 방향의 각도 센서를 이용하여 현재 선박의 상태 정보를 판단, 이와 함께 고도센서 및 수위센서를 이용하여 침수 상태 등의 데이터를 제공할 수 있도록 한다.

셋째. 충돌 및 침몰상황 발생시 해경 및 담당기관에 자동 전송하는 시스템을 제공한다. 선박을 운행하는 선장 및 선원이 선박에 설치된 본 발명품에 근거리에 접근하면 휴대폰에 설치된 본 발명에 해당하는 어플리케이션이 자동 실행된다. 본 발명의 데이터 통신 시스템과 자동으로 접속을 하게 되며 사고 발생시 선장 및 선원에 의해서 사고 접수가 이루어지는 것이 아닌 자동으로 전송됨으로 선박 인원의 문제로 인해 통화가 불가능한 상태에서도 신속하게 사고 정보를 제공하여 구조시간을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명의 장치에 별도의 위치정보를 판단하는 GPS 수신기를 필요치 않고 휴대폰의 GPS를 활용하여 좌표를 전송할 수 있어, 구성을 좀더 단순화하고 고장 발생률을 최소화할 수 있다.

또한, 현재 유선상으로 이루어지는 입출항 신고를 자동화하여 보다 편리한 관리가 가능하다. 최근 해상 30-50Km까지도 휴대폰 통신이 가능함으로 고가의 위성 통신장비를 별도로 구비하지 않아도 된다.

본 발명의 장치는 별도의 사용자를 탐지하는 센서를 구비하지 않고 Key on 상태를 감지하고 이들이 감지되면 불루투스 및 WIFI를 가장 먼저 활성화하여 접속데이터를 휴대폰에 제공하게 된다. 휴대폰의 어플리케이션에서는 이들 접속 정보를 이용하여 자동으로 어플리케이션을 실행할 수 있도록 하거나 휴대폰 충전을 위해서 유선 통신 포트가 연결될 경우에도 자동으로 실행된다. 따라서, 별도의 사용자에 의한 실행 및 셋팅이 필요치 않도록 구성한다.

또한 다양한 시스템과 연동될 수 있도록 데이터를 전송할 수 있는 디지털 포트나 통신 포트를 구비하여 여러 방식의 통신 시스템과 연동 가능하도록 구성한다.

넷째. 해상 환경의 급변하는 상황 대처를 위해서 원격데이터를 제공할 수 있다. 현재 소형 선박들의 경우 유선 전화번호 "131"을 이용해서 출항 전 해상 날씨를 확인하게 되는데 급변하는 상황에 대한 정보를 지속적으로 유무선 통화를 통해서 사용자가 확인하지 않을 경우 신속하게 대처하기가 힘들다. 이런 번거로움을 최소화하기 위하여 본 발명에서 제공하는 어플리케이션과의 연동을 통해서 실시간으로 제공할 수 있다.

또한, 풍랑 주의보 및 각종 중소형 어선들의 조업활동에 지대한 영향이 발생하는 환경일 경우 지자체 및 해양 수산부의 홈페이지 내에 조업 제한 경보를 발령할 경우 어플리케이션이 이들 조업 제한 경보를 자동으로 인지한다. 따라서, 사용자가 시동 및 출항할 경우 조업제한 경보 발령에 대한 알람을 선장 및 선원에게 실시간으로 알려준다. 이때 어플리케이션을 통해서 조업 출항 여부를 해경 및 담당기관에 전송함으로써 위험 발생여부를 사전에 인지할 수 있는 시스템을 구축할 수도 있다.

위에서 언급한 것과 같이 또한 본 발명에서는 전국적인 선박에 관련된 안전 시스템의 구축되는 시간, 자금에 구애 받지 않고 독립적인 선박 안전 운항 시스템을 제공한다. 따라서, 중소형 선박들에게 필요한 최소한의 안전 운항 장치를 보급하고 이와 함께 장기적으로 정부에서 시행하는 V2X와 같은 통합 시스템에 손쉽게 접근할 수 있도록 구성한다.

예를 들어 현재 인천광역시에서 V2X 시스템을 이용한 선박 충돌시스템에 대한 개발이 당해 년도부터 진행되고 있다. 하지만, 개발 기간이 무려 3년, 실증화 단계, 시험사업, 전국적인 구축 단계까지 가게 된다면 적어도 6-7년 이상의 공백이 발생할 수밖에 없다. 이 경우, 이러한 기간 동안의 중소형 선박의 안전은 그 어느 누구도 담보할 수 없으며 사고는 지속적으로 발생하여 어민들만의 피해를 가중시킬 뿐이다.

하지만 본 발명의 개발 제품을 사전 적용하고 통합 선박 충돌 시스템 개발이 완료되게 되면 본 발명품에 V2X나 LTE와 같은 통신망 모듈만 연동할 수 있도록 별도의 통신 모듈을 부착하고 소프트웨어 업그레이드 만으로 개발된 통합 시스템에 접속될 수 있어 비용 및 시간을 최소화시킬 수 있다.

4차 산업의 확산과 보다 전국적이고 효과적인 시스템의 구축도 중요하지만 어업 인들의 실제 필요로 하는 시스템의 개발을 우선시하여 사고 발생률을 최소화할 수 있다. 이와 함께 정부의 적극적인 안전망 구축 사업에 연동될 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 본 발명은 연근해 어업용으로 사용되는 중소형 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로 연근해에서 조업하는 선박의 운항 지원 장치이다. 이와 관련하여, 도 1a는 본 발명에 따른 선박의 운항 지원 장치의 상세한 구성을 나타낸다. 한편, 도 1b는 본 발명에 따른 레이더부(110)의 상세한 구성을 나타낸다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 안전 운항 장치의 주요 구성은 크게 전방 및 측후방의 충돌가능 여부 및 충돌 상태를 감지하는 레이더부(110)와 충돌 이후 선박의 상태 변화 및 침수 상태 등을 확인하는 각종 센서부를 포함하도록 구성된다.

한편, 본 발명은 선박의 충돌 감지 및 주변 물체 유무를 판단하기 위한 것이다. 이와 관련하여, 초음파 센서 및 레이저를 이용하는 물체 감지장치의 경우 기상 조건에 따라 그 성능이 현저하게 변할 수 있다. 따라서, 전술한 방식들보다는 RF 신호와 같은 무선신호를 이용하여 안전 운항 장치를 적용한다. 레이더부(110)는 선박용 레이더로 사용할 수 있는 10GHz 대역 및/또는 24 GHz 대역의 신호를 이용할 수 있다. 또한, 레이더부(110)는 상용으로 사용할 수 있는 60-70GHz 대역의 송수신 데이터를 이용하여 전방 및 측방의 물체의 이동방향과 거리를 판단할 수 있도록 구성될 수 있다.

레이더부(110)는 10GHz, 24Ghz 대역이나 상용으로 사용할 수 있는 60-70GHz 대역의 송수신할 수 있는 송수신 안테나부(111)와 송수신 데이터 정보를 판단하는 레이더 신호 송수신 제어 판단부(112)를 구비할 수 있다. 또한, 레이더 모듈의 높은 가격을 최소화하기 위해서, 레이더부(110)는 1개의 레이더 모듈을 이용해서 360도 감시할 수 있는 회전부(113)를 구비할 수 있다. 또한, 레이더부(110)는 주 제어기(114)와 연동 제어할 수 있는 통신부(115)를 구비할 수 있다.

레이더부(110)는 주 제어기(114)에 의해서 회전 및 특정 위치로 모듈 위치를 제어하여 해당 위치의 감시 대상 물체를 지속적으로 감시할 수도 있다. 레이더부(110)는 360도 회전을 감지하는 각도 감시 센서(116)를 포함할 수 있다. 이를 통해서, 전방위의 물체를 탐지할 수도 있고, 이를 위해 주 제어기(114)에 의해서 지령된 방식으로 동작하게 된다.

이때, 주 제어기(114)는 선박의 항해 상태나 현재 조업의 상태에 따라 자동으로 탐지 방식을 설정할 수 있으며 사용자에 의해서도 특정 위치를 탐지할 수 있도록 제어한다. 탐지 방식은 2가지 형태로 제어되며 그 제어 방식은 아래와 같다.

자동 탐지 방식은 사용자가 항해 중(일정속도 이상으로 항해 시) 일 경우 360도 전방위 물체의 탐지보다는 진행 방향의 위협 소요에 대한 탐지가 우선이다. 이를 위해, 전방으로 레이더 모듈을 고정하여 전방 위협에 대한 탐지를 지속적으로 수행하는 전방 탐지 모드로 전환한다. 한편, 항해가 아닌 단순 조업, 특정장소에서 지속적으로 머물러 있다고 판단하면 360도 회전 탐지 모드로 전환하게 된다.

수동 탐지방식의 경우에는 사용자에 의해서 위의 탐지방식을 설정할 수 있다. 이때, 수동 방식으로 설정되어져 있더라도 전원이 차단되고 새로이 전원이 공급되면 자동 탐지 방식을 표준 값으로 운영한다.

그리고 레이더 모듈의 회전 방식은 같은 방향으로 지속적으로 회전하게 되면 레이더 모듈에 연결된 케이블에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 360도를 회전하더라도 좌우로 번갈아 회전하게 하여 한 방향으로 회전 시 발생하는 케이블 손상 및 슬립 링과 같은 고가의 자재를 사용하지 않아도 된다.

도 1a를 참조하면, 각종 센서부는 선박 평형 상태 감지부(121), 선박 고도 판단 감지부(122), 선박 침수 상태 감지부(123), 사용자 선박 제어 상태 감지부(124)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 각종 센서부는 충돌 전 선박 사용자에게 경고를 발생하는 경고 발생부, 충돌 및 선박의 침수 시 침수를 지연시킬 수 있는 워터 펌프 구동부(125), 선박의 전원 공급 상태 및 엔진 시동여부를 감시하는 시동 및 키 작동 상태 감지부(126)를 더 포함할 수 있다.

한편, 안전 운항 장치는 자동으로 선박의 사고 정보를 실시간 해경 및 담당 부서로 전달하는 휴대폰과 자동 연동될 수 있는 유무선 통신부(130),선박의 상태 및 알람 정보를 표시하고 사용자의 입력 정보를 제공받는 표시 및 조작부(140), 추가적인 통신망을 연동할 수 있는 통신망 연동 입출력 장치(150), 선박의 상태 및 각종 정보를 저장하는 데이터 저장부(160), 정보를 실시간으로 해경 및 담당부서로 전달하는 휴대폰의 어플리케이션(170)으로 구성될 수 있다.

레이더부(110)는 선박의 충돌 감지 및 주변 물체 유무를 판단하도록 구성된다. 초음파 센서 및 레이저를 이용하는 물체 감지장치의 경우 기상 조건에 따라 그 성능이 현저하게 변화함으로 이들 방식보다는 RF 무선을 이용해서 적용한다. 레이더부(110)는 선박용 레이더로 사용할 수 있는 10Ghz 대역이나 상용으로 사용할 수 있는 60GHz 대역의 송수신 데이터를 이용하여 전방 및 측방의 물체의 이동방향과 거리를 판단할 수 있도록 구성된다.

통신망 연동 입출력 장치는 독립적으로 운영될 수도 있지만, 새로운 시스템 망에 포함될 수 있도록 하기 위한 입출력 장치를 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 지능형 교통망과 같이 V2X나 LTE와 같은 통신망을 이용해서 새로운 개념의 해상 교통망 시스템이 도입되더라도 그에 준하는 통신 모듈을 연결할 수 있다. 따라서, 통신 모듈을 연결하고 신규 시스템 방식의 통신 프로토콜 업데이트만으로 새로운 시스템 망에 포함될 수 있도록 하기 위한 입출력 장치를 구비할 수 있다.

선박 평형 상태 감지부(121)는 해상의 파고에 의한 선박의 가변적인 자세 정보를 측정하도록 구성된다. 3축 자이로센서를 활용하여 가속도, 속도, 각도 정보를 측정할 수 있도록 한다. 속도 정보는 가속도 정보를 적분하여 선박의 운항 속도에 대한 정보를 제공하게 된다. 가속도 정보는 방향 전환 및 충돌과 같은 급변 상태의 충돌에너지, 충돌 방향, 충돌에 의한 선박의 위치 변경 상태 등의 정보를 유추할 수 있도록 각 X, Y, Z 방향의 가속도 정보를 제공한다. 각도 정보는 선박의 상태를 확인할 수 있는 자세 정보를 제공하는 것이 주 목적이다. 이와 함께 높은 파고로 인해 선박의 운항 시 레이더의 유효 측정 지점의 위치를 연산 할 수 있도록 파고에 의한 선박의 요동치는 자세 정보를 제공한다.

선박 고도 판단 감지부(122)는 선박의 침수 및 침몰 상태에 대한 정보를 판단하도록 구성된다. 선박의 정상 적인 운행간 예를 들어 선박의 안전한 수평상태에서의 침수 상황에 대한 정보를 판단하기 위함이다.

선박 침수 상태 감지부(123)는 선박의 침수 상태일 경우 선박 내 중요 지역의 침수여부를 실질적으로 판단하도록 구성된다. 침수 시간 지연을 위한 워터 펌프의 동작을 결정할 수 있는 침수 수위 정보를 제공한다.

워터 펌프 구동부(125)는 선박의 고도 감지부 및 선박의 침수 상태 감지부에 의해서 제공된 정보를 이용하여 주 제어기에서 침수여부를 최종 판단 침수 시간지연을 위한 워터 펌프를 직접 구동 제어할 수 있도록 구성된다. 현재 대부분의 선박은 워터펌프를 부착하고 있음으로 새로운 워터펌프를 구비하는 것이 아니라 외부에 부착 가능하도록 구성한다.

전원 변환부는 선박 내 사용되는 배터리 전원을 공급받아 각 구성부들에 필요한 전원을 변경하여 공급하도록 구성된다. 이때 전원 변환부는 입력되는 배터리 전압 및 전류 정보를 주 제어기에게 제공한다.

시동 및 키 작동 상태 감지부(126)는 사용자에 의해서 선박의 엔진 시동 및 배터리 공급 상태를 판단하도록 구성된다. 이들 신호를 이용하여 무선 기기의 활성화 및 주제어기의 프로그램의 우선 순위 결정과 선택적 프로그램 구동을 제어하기 위함이 목적이다.

유무선 통신부(130)는 사용자의 스마트 폰과의 데이터 연동을 위한 것이다. 유무선 통신부는 키 조작 및 시동감지부의 감지 신호에 따라 활성화 및 비 활성화 상태를 결정하도록 구성된다. 활성화 상태에서는 사용자의 스마트기기에 주기적인 데이터를 전송하여 스마트폰 기기 내 어플리케이션의 자동 활성화 및 자동 종료에 대한 정보를 제공하고 선박의 각종 데이터 및 위험, 경보 등의 알람 데이터를 제공하게 된다. 또한 선박의 표류나 장시간 사고로 인해 휴대폰의 방전으로 인해 조난을 알릴 수 없는 상황을 방지하기 위해서 휴대폰 충전이 가능한 요량의 USB통신 포트도 구비한다.

데이터 저장부(160)는 각종 선박 운항 정보를 기록 저장하는 장치이다. 자동차의 블랙박스와 같이 특정 상황의 정보를 기록하는 것과 같은 것으로 사고 정보 및 이동 경로, 선박 상태 정보 등을 기록 보관하는 장치이다. SD카드 및 각종 메모리를 이용해서 장기간 데이터를 보관하고 필요 시 사용자가 이 정보를 확인할 수 있도록 구성된다.

표시 및 조작부(140)는 사용자에게 위험 상황 및 경보 상황을 직관적인 시각적 데이터와 음성, 싸이렌과 같은 소리 정보를 제공할 수 있도록 구성된다. 또한 선박의 상태 정보의 표시 및 각종 알람 및 위험 상황에 대한 경보 해제와 같은 사용자에 의해서 제어될 수 있도록 구성된다.

사용자 선박 제어 감지부는 사용자에 의해서 실제 선박이 속도 방향 등이 실시간 제어되고 있음을 판단하도록 구성된다. 엔진의 제어 시스템에서 제공하는 캔(CAN) 통신 정보를 연동하기 위한 구성이다.

엔진 온도 및 화재 감지부는 선박의 화재를 감지하도록 구성된다. 엔진의 온도를 측정하여 과열 상태를 사용자에게 실시간 제공하고 연기 및 불꽃을 감지할 수 있는 센서를 추가적으로 구비하여 화재 시 신속하게 대응할 수 있도록 구성된다.

소화부는 엔진 온도 및 화재 감지부에서 감지된 신호를 분석하여 주 제어부(180)에서 자동 및 사용자에 의해서 신속하게 화재 진압이 가능하도록 소화액을 살포할 수 있도록 구성된다.

주 제어부(180)는 각각의 구성품에서 전달되는 정보를 실시간 판단하여 데이터를 저장 및 관리하도록 구성된다. 각각의 상태 별로 어떠한 상태인지에 대한 평가 및 검증을 실시하고, 이로 인해 결정된 데이터를 기반으로 경보, 위험, 관계기관 송신 데이터 등을 사용자의 스마트 폰 어플리케이션에 제공한다.

1) 주 제어부(180)에서 레이더를 이용하여 각 방향의 물체 탐지에 있어서 레이더에서 전송되는 정보를 이용해서 거리 및 방위각을 산출하여 제한 범위내의 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 표시부를 통해서 제어할 수 있도록 한다. 또한 스피커 및 알람 부져를 통해서 사용자에게 경고음을 발생시킬 수 있도록 제어한다.

2) 해상상황이 높은 파고가 발생하고 있는 상황에서는 선박이 해상과 수평을 유지하지 못함으로 이때 레이더의 감시 방향이 지속적으로 변경되고 이로 인해 전방의 물체 인식이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 하기 위해서 수평을 유지할 수 있는 기계적 구조나 자동으로 수평을 조절하는 전자식 제어기가 부가적으로 필요하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 평형 유지를 위한 별도의 기계적 구조나 전자식 제어기를 사용하지 않고 이를 극복할 수 있는 제어알고리즘을 사용하여 구성한다.

해상의 높은 파고가 발생하게 되면 선박은 파고의 파장에 따라 상하 좌우로 움직이게 되는데 본 발명에서 사용된 3축 자이로 센서에서 출력되는 각도 값을 이용하여 수평상태를 예측하여 수평상태라고 판단되는 위치에서 수신된 레이더 데이터만을 정상적인 데이터로 적용하여 사용하게 된다. 따라서, 파고에 따라 선박의 움직임에 의해서 나타나는 불필요한 노이즈성 정보를 손쉽게 필터링 할 수 있어 별도의 수평 유지 장치를 필요치 않는다.

또한, 선박 고도 감시부에서 출력되는 정보를 이용하여 파고로 인해 선박의 수평으로 유지되는 단계는 최저점과 최고점으로 두 가지의 형태로 나타난다. 최저점의 경우 모든 데이터가 파고에 의해서 나타나는 정보임으로 최고점의 상태일때 정보만을 획득할 수 있도록 알고리즘을 구성하여 제어한다. 이 경우, 파고의 상태에 의해서 발생하는 레이더 감시 능력 저하를 최소화시키고 별도의 수평 유지 장치를 필요치 않음으로 경제적이고 유지보수가 간편하게 된다.

3) 주 제어부(180)에서 선박 상태 감시부를 통해서 선박의 속도 정보를 유추할 수 있도록 알고리즘을 구성한다. 가속도 센서 값을 적분하여 현재 선박의 속도를 생성하고 이 속도 정보와 레이더를 이용한 물체와의 거리정보를 기준으로 충돌 예측 가능 시간을 토대로 알람의 세기 및 경보의 세기를 조절하여 사용자가 위험성의 증가 및 감소 상태를 판단할 수 있도록 제어한다.

4) 그리고 선박 운항 시 충돌 상황을 판단하기 위해서 선박 상태 감시부의 가속도 센서에서 제공되는 각 방향의 가속 정보와 속도 정보, 레이더의 물체 위치 정보 등을 조합하여 어떤 상태로 충돌되었는지를 판단한다. 충돌 이후 선박의 상태가 어떻게 되었는지에 대한 정보를 판단할 수 있도록 연산을 통해서 정보를 생성할 수 있어야 한다.

예를 들어, 레이더에서 판단된 정보를 기준으로 12시 방향에서 접근하는 물체가 거리가 좁혀지게 되고 예상 충돌시간 제한 값 이하로 예측이 되고 이 범위 내에서 급격한 선박의 상태 변화를 가속도의 각 축 정보의 과도성 변화를 판단하여 충돌 여부를 판단한다. 또한, 이와 함께 각도 센서를 이용해서 선박이 충돌 이후 완전 전복인지, 측면으로 전복되는지 등에 대한 상황을 판단할 수 있도록 알고리즘을 구성한다. 이와 함께 고도를 판단하는 정보를 이용하여 전복은 발생하지 않았지만 점점 고도가 저하되는지를 판단하여 침수 가능 상황을 예측하게 된다. 이때, 실제 침수 여부를 정확하게 판단하기 위해서 수위센서에서 제공되는 정보를 이용하여 완전 침수까지의 시간을 예측하고 워터펌프의 가동 여부를 판단 제어할 수 있도록 하여야 한다.

5) 각종 사고 상태에서 발생한 정보를 실시간으로 판단하고 이 판단된 정보를 유무선 통신부를 통해서 사용자의 스마트폰 어플리케이션에 전달하여 사고정보를 통신망을 통해서 해경 및 관할 당국으로 전달할 수 있도록 한다. 또한, 사고 발생 가능 시점부터 사고 발생 시점 그리고 발생 이후 지정된 시간 동안 정보를 데이터 저장부에 기록하여 구조 및 사고 발생 후 원인파악에 정보를 제공할 수 있도록 제어한다.

6) 주 제어부(180)는 선박의 항만 입출항시 및 사용자가 실제 조타 및 속도제어를 실시하는지에 대한 여부를 판단할 수 있도록 사용자 선박 제어 감시부에서 제공하는 엔진 및 조타 정보를 활용한다. 따라서, 불필요한 알람 및 경보 발생으로 인한 사용자 혼선을 방지할 수 있도록 제어하여야 한다.

또한, 사용자에 의해서 표시 및 조작부의 입력 정보에 의해서 알람 및 경보의 해제 충돌 방지 알고리즘의 비 활성화와 같이 외부 입력에 의해서 사용 여부를 제한할 수 있어야 한다.

7) 주 제어부(180)에서 사용자의 실제 선박 운항 상태를 스스로 판단하여 스마트폰의 어플리케이션의 자동 활성화 및 종료시킬 수 있도록 제어할 수 있어야 한다. 주 제어부(180)는 시동 및 선박 키 작동 상태에 대한 정보를 이용하여 전원이 공급이 되면 모든 알고리즘보다 가장 우선적으로 무선 통신을 통해서 사용자의 휴대기기에 접속할 수 있는 무선 통신 데이터를 전송하여 휴대기기와의 접속상태를 판단한다. 따라서, 실제 기기가 접속이 되면 휴대기기에서 요청하는 정보를 전송하여 접속 상태를 유지할 수 있어야 한다.

이와 반대로 키 정보를 이용하여 선박의 시동 정지 상태를 확인하여 어플리케이션을 자동으로 종료시킬 수 있는 데이터를 전송하여 불필요한 사용자의 부담을 최소화할 수 있도록 제어하여야 한다.

본 발명에 의해서 사고 및 운항 정보에 대한 데이터를 이용하여 휴대용 통신기기인 스마트폰과의 원격 연동을 위하여 휴대폰 어플리케이션이 제공될 수 있다. 원격 연동을 통해서 사용자 및 관할 당국에게 LTE와 같은 휴대폰 통신 방식으로 실시간 정보의 제공 및 사고 정보의 전송을 가능 하게 하기 위함이다.

최근 해상 30-50Km까지도 휴대폰 통화가 정상적으로 이루어질 수 있도록 중계기가 확충되어 고가의 위성 통신 장비를 구비하지 않고도 LTE 전화 및 데이터 망을 통해서 정보의 전송이 가능하다.

첫째. 본 발명품과 자동접속 및 어플리케이션의 자동 실행을 할 수 있도록 발명 장치와 유, 무선 통신을 통해서 접속여부를 결정할 수 있다. 접속된 상태에서의 각종 데이터의 수신을 통해서 해당 선박의 정보만을 판단할 수 있도록 구성한다.

둘째. 선박의 입출항 상태를 확인하여 관할 기관에 입출항 정보를 제공하여 별도의 유선 및 무선 통화를 하지 않아도 되도록 자동화된 데이터를 전송할 수 있도록 구성한다

셋째, 장치에서 전송된 각종 위험 정보 및 사고 정보를 실시간으로 관할 기관에 전송할 수 있도록 구성한다.

넷째. 웹을 통해서 기상 정보를 실시간으로 추출하여 사용자에게 전달할 수 있도록 하고 이들 기상 정보를 기준으로 사용자의 선박 운항을 조절 억제할 수 있는 경보 및 데이터를 제공할 수 있도록 한다.

다섯째. 본 발명에서 저장된 각종 정보 및 사고 기록 등의 정보를 무선 통신으로 전송받아 실시간 사용자 및 사고 분석을 위한 관할 당국 및 실무자에게 디스플레이를 통해서 표시할 수도 있도록 데이터 정보를 통해서 자료를 제공할 수 있도록 한다.

여섯째. 선박의 배터리 상태 및 본 발명품의 상태 정보를 수신하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있도록 한다. 또한 어플리케이션은 다양한 형태로 제작될 수 있으며 네비게이션과 같은 통상적인 맵 정보를 이용하여 정확한 위치 정보를 제공할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법과 관련하여, 상세한 제어 방법에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 도 2는 본 발명에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법에 관한 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 레이더부(110)는 해상에서 선박이 전방 및 측 후방의 물체의 접근 및 이동을 감시하는 역할로 해상의 파고가 낮은 경우에는 주변의 물체의 판단이 정확하게 이루어질 수 있다. 하지만, 해상의 파고가 높아 선박이 움직임이 많아지면 판단의 정확성은 현저하게 떨어지게 된다. 그리고 정확한 판단을 할 수 없지만 지속적으로 레이더 송신 신호를 출력함으로 불필요한 전력소비가 증가하여 배터리 소비 및 연료 소비만 가중시킨다.

이로 인해 기존에는 이런 성능저하를 보완하기 위하여 기존 레이더 장치에 수평을 유지할 수 있는 평행 및 수평 유지장치를 부가적으로 부착 사용하였다. 하지만, 이들 또한 완전한 수평유지에 제한적이고 또한 이들은 수평 유지를 위해서 기계적 부품이나 전자식으로 수평을 제어하는 장치를 사용하여 비용 증가와 유지보수비용의 증가, 고장 발생률만 증가하게 된다.

본 발명에서 이들과 같이 부가적인 부품이나 제어장치를 사용하지 않고 전방의 물체를 정확하게 인식할 수 있는 알고리즘을 활용하여 기존의 정확성 결여와 전력소비 문제를 해결할 수 있다.

도 2 (a)를 참조하면, 파고가 낮아 선박의 움직임이 적을 경우, 레이더의 직진성으로 인해 정확하게 물체 정보를 확인할 수 있다. 따라서, 레이더가 탑재된 탑재 선박은 레이더 신호를 통해 주변 선박을 검출할 수 있다.

도 2 (b)를 참조하면, 파고가 높을 경우 파고에 의해서 레이더의 탐지 방향이 변경됨으로 주변 물체를 정확하게 판단하기 어렵다. 따라서, 레이더가 탑재된 탑재 선박은 레이더 신호를 통해 주변 선박을 용이하게 검출하기 어렵다. 일 예로, 파고에 의해서 선박의 측정 면이 아래 방향으로 변경된 상태에 따라 탑재 선박은 레이더 신호를 통해 주변 선박을 용이하게 검출하기 어렵다. 다른 예로, 파고에 의해서 선박의 측정 면이 하늘 방향으로 변경된 상태에 따라 탑재 선박은 레이더 신호를 통해 주변 선박을 용이하게 검출하기 어렵다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 파고 높이에 따른 수평 유지 장치의 원리와 바운스 현상을 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 기계적인 부품이나 전자식 제어 방법(모터 및 제어기기)을 사용하는 평형 유지 장치를 설치 활용할 수 있다. 즉, 파고에 의한 레이더 방향을 어느 정도 일정하게 유지할 수 있도록 별도의 장치를 구성한다.

도 3(a)를 참조하면 파고가 낮아 선박의 움직임이 적을 경우, 레이더의 직진성으로 인해 정확하게 물체 정보를 확인할 수 있다. 도 3(b)는 수평 유지 장치의 원리를 나타낸다. 선박의 각도와 관계없이 항상 수평을 유지하기 위한 것으로, 기계적인 방식과 모터와 기울기 센서와 같은 선박의 각도 정보를 이용해 모터로 항상 수평을 유지하는 2가지 방식을 사용할 수 있다.

파고에 의해서 각도의 변화점이 급격하게 발생하는 경우 변경점에서 바운스 현상이 발생하여 정확한 감지에 어렵다. 또한 평행 및 수평 유지장치의 경우 일반적으로 해상에서 사용하는 나침반과 같은 원리를 이용하여 수평을 유지하게 되는 수동식의 경우 파고의 최고점이나 최저점에서 변화되는 순간 기계적 특성에 의해서 기구물의 바운스 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상으로 인해 성능이 완전하게 보장되지 못하고 금속 체의 부식으로 인해 고장 발생이 빈번하다. 전자식 제어 방식의 경우 가격이 높고 파고의 주파수 성분에 따라 제어 추정능력이 일정하지 않고 또한 모터를 활용한 방식으로 가격이 높고 고장 발생이 높아 유지보수 비용이 높다. 이와 관련하여, 도 3(c)를 참조하면, 파고에 의해서 선박의 각도가 하강 방향으로 이동하다 다시 상승하는 방향으로 이동되는 순간 기계적 수평 유지 장치의 특성으로 인해 바운스가 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법의 개념도이다.

선박의 고도 센서를 이용하여 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법이 수행될 수 있다.

본 발명에는 주변의 물체를 탐지하기 위한 레이더와 함께 선박의 상태 정보를 모니터링 하기 위한 3축 자이로 센서와 고도 센서를 이용할 수 있다. 파고의 최고점 상태와 수평 상태에서만 레이더를 이용해 전방 및 측 후방의 물체를 정확하게 탐지할 수 있는 알고리즘을 설명하고자 한다.

파고가 낮을 경우, 자이로 센서에 의해서 측정된 선박의 각도(수평정보)를 판단해서 일정한 시간 간격으로 수신되는 데이터를 모두 정상적인 정보로 판단하여 처리할 수 있다. 도 4(a)를 참조하면, 파고가 낮을 경우, 탑재 선박은 레이더 신호를 통해 검출되는 모든 정보가 정상 정보라고 판단할 수 있다.

반면, 파고가 높을 경우, 자이로 센서에 의해서 측정된 선박의 각도가 "0"이 되는 시점과 최고점의 고도상태를 센서 데이터를 통해 사전에 예측한다. 따라서, "0"이 되는 시점부터 수신되는 정보를 정상적인 정보라고 판단하여 처리하고 나머지는 필터링 한다.

또한 파고가 높을 경우, 지속적으로 레이더 송신을 하게 되면 불필요한 전력 소비가 발생하게 되는데 이 알고리즘을 이용할 경우 지속적으로 레이더 송신을 하지 않아도 됨으로 전력 소비량을 절감할 수 있다. 도 4(b)를 참조하면, 파고가 높을 경우, 탑재 선박은 레이더 신호를 통해 검출되는 정보 중 특정 위치, 예컨대 B 위치 (즉, 각도 0도, 고도 최상)에서 측정된 정보만 정상 정보라고 판단할 수 있다.

한편, 도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파고에 따른 물체 인식 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더부의 탐지 방식의 흐름도를 나타낸다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 선박 운항 장치를 구동하는 방법이 시작되면, 시동 키 ON 여부를 판단하여, 물체 인식을 위한 알고리즘이 시작된다. 이와 관련하여, 파고가 설정 값 이상인지 여부를 판단(S110)하고, 해상의 파고 상태를 판단(S120)하는 일련의 절차가 수행될 수 있다. 파고가 설정 값 이상이 아니면 레이더 송신 시작(S130a) 및 레이더 정보 수신(S130b)이 수행된다. 이에 따라, 물체 정보 분석 알고리즘(S140)이 수행될 수 있다. 한편, 파고가 설정 값 이상이면 해상의 파고 상태를 판단(S120)하고, 레이더 송신 시작(S130a), 선박 각도 판판 과정(S150a) 및 레이더 송신 정지(S150b)가 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 레이더부의 탐지 방식과 관련하여, 레이더부(110)는 수동 탐지 방식 및 자동 탐지 방식 중 어느 한 방식을 수행할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 레이더부의 탐지 방식과 관련하여, 시스템 기본 모드 설정에 따라 자동 탐지 모드(A)가 설정 및 수행될 수 있다. 한편, 사용자 모드 변경이 이루어진 것으로 판단되면, 수동 탐지 모드(B)가 적용될 수 있다. 반면에, 사용자 모드 변경이 이루어지지 않고 기존 모드가 유지되는 것으로 판단되면, 자동 탐지 모드(A)가 적용될 수 있다.

수동 탐지 모드(B)가 적용되는 경우에도 일정 주기 또는 이벤트 기반으로 사용자 모드 변경 여부가 판단되어, 자동 탐지 모드(A)가 다시 수행될 수 있다. 사용자 모드가 변경된 경우, 특정 탐지 방향이 도래한 것으로 판단되면 레이더 모듈의 위치를 변경(C)한 이후 사용자 모드 변경 여부를 다시 판단하여 자동 탐지 모드(A)가 다시 수행될 수 있다.

한편, 사용자 모드가 변경되지 않은 것으로 판단되거나 사용자 모드가 변경된 경우에도 특정 탐지 방향이 도래하지 않은 것으로 판단되면, 수동 탐지 모드(B)가 적용될 수 있다.

자동 탐지 모드(A)가 다시 수행되는 경우, 선박이 일정 속도로 항행 중인지 여부를 판단하여 전방 탐지 모드(D)를 수행할 수 있다. 선박이 일정 속도로 항행 중인지 않은 경우 사용자 모드 변경 여부를 판단하여 다시 수동 탐지 모드(B)가 수행될 수 있다. 한편, 자동 탐지 모드(A)에서 전방 탐지 모드(D)가 수행되면, 조업 여부 및 일정 속도 이하인지 여부를 판단하여 조업 중이고 일정 속도 이하이면 360도 탐지 모드(E)를 수행할 수 있다.

도 1a, 도 1b 및 도 5b를 참조하면. 주 제어부(180)는 수동 탐지 방식과 관련된 수동 탐지 모드에서 특정 탐지 방향이 도래한 것으로 판단되면 레이더 모듈의 위치를 변경할 수 있다. 주 제어부(180)는 이후 사용자 모드 변경 여부를 다시 판단하여 자동 탐지 모드가 다시 수행되도록 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 주 제어부(180)는 자동 탐지 모드가 다시 수행되는 경우, 선박이 일정 속도로 항행 중인지 여부를 판단하여 전방 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다.

주 제어부(180)는 선박이 일정 속도로 항행 중인지 않은 경우 사용자 모드 변경 여부를 판단하여 다시 수동 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 주 제어부(180)는 자동 탐지 모드에서 전방 탐지 모드가 수행되면, 선박이 일정 속도 이하로 조업 중이면 360도 탐지 모드를 수행하도록 레이더부(110)를 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 충돌 가능 선박 선택 및 집중 탐지가 가능하다. 이와 관련하여, 360도 광대역 탐지 방식에서 주변 선박 및 충돌 위협물체 감지시 고정 물체인지 해당 선박으로 접근하는 물체인지를 판단한다. 또한, 이들 물체들의 위협 수준 등급을 설정하고 최고 위협 물체를 집중 탐지하는 기능을 구비할 수 있다.

이와 관련하여, 도 5c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더부의 탐지 방식의 흐름도를 나타낸다. 도 1a, 도 1b 및 도 5c를 참조하면, 레이더부의 탐지 방식과 관련하여, 시스템 기본 모드 설정에 따라 자동 탐지 모드(A)가 설정 및 수행될 수 있다. 주 제어부(180)는 360도 (전방향) 탐지 모드인지를 판단하고, 주변 물체 및 선박을 지속적으로 탐지(S160)할 수 있다. 주 제어부(180)는 선박에 위험 물체가 있는지를 판단하고, 위험 수준을 판단(S170)할 수 있다. 또한, 주 제어부(180)는 충돌 가능성이 가장 높은 물체 (위험 물체)를 추출(S180)하고, 위험 물체의 방위각을 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 위험 물체를 추출(S180)하고, 위험 물체의 거리, 속도 및 방위각을 판단할 수 있다.

또한, 주 제어부(180)는 위험 물체의 거리, 속도 및 방위각을 고려하여 레이더 탐지 방향을 위험 물체 방향으로 변경하고 해당 방향으로 탐지 방향을 고정(S190)할 수 있다. 이후, 주 제어부(180)는 위험 물체에 대한 경보를 발생시키고, 위험 물체가 사라진 것으로 판단되면 경보를 해제할 수 있다. 한편, 위험 물체가 사라지지 않은 것으로 판단되면, 주 제어부(180)는 위험 물체의 거리, 속도 및 방위각을 다시 판단할 수 있다. 이후, 주 제어부(180)는 주변 물체 및 선박을 지속적으로 탐지(S160)하는 과정을 다시 수행할 수 있다.

요약하면, 주 제어부(180)는 360도 탐지 모드인 경우, 주변 물체 및 주변 선박을 탐지하고, 선박과 충돌 가능성이 가장 높은 물체인 위험 물체를 추출할 수 있다. 또한, 주 제어부(180)는 상기 선박과 상기 위험 물체와의 거리, 상기 위험 물체의 속도 및 방위각을 고려하여 레이더 탐지 방향을 위험 물체 방향으로 변경하고, 변경된 위험 물체 방향으로 레이더 탐지 방향을 고정하도록 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 또한, 주 제어부(180)는 상기 위험 물체가 사라진 것으로 판단되기 전까지 상기 위험 물체와의 거리, 상기 위험 물체의 속도 및 방위각을 다시 판단하여, 레이더 탐지 방향을 재변경하고, 재변경된 위험 물체 방향으로 레이더 탐지 방향을 고정하도록 레이더부(110)를 제어할 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더부(110)의 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법의 개념도이다. 도 6에 따른 알고리즘에서는 선박의 고도 센서를 활용하지 않고서도 파고의 최고점을 판단하여 감지방법 1과 같은 기능을 구현할 수 있다. 주변의 물체를 탐지하기 위한 레이더와 함께 선박의 상태 정보를 모니터링 하기 위한 3축 자이로 센서 중 앵글센서(각도)만을 활용하여 구현할 수 있는 알고리즘을 설명하고자 한다.

파고가 높을 경우, 도 6과 같이 "A"지점에서 "D"지점으로 운행을 할 경우 선박에 설치된 각도센서의 값의 변화되는 방향을 기준으로 선박의 최고점인지 최저점인지 판단할 수 있다. "A"위치에서 "B"위치로 항해 중이었다면 각도센서의 값은 20도에서 0도 방향으로 줄어들 것이고 다시 "C"시점으로 이동하게 되면 각도는 340도로 변경된다. 또다시 "D"위치로 이동되면 "0"도 값으로 변경되는데 진행방향을 기준으로 보면 20도에서 0도 방향으로 이동한 "B"위치가 최고점이 됨으로 각도만으로도 최고점을 판단할 수 있음으로 최고점에서만 레이더 정보를 판단하면 된다. 또한, 파고가 높을 경우 지속적으로 레이더 송신을 하게 되면 불필요한 전력 소비가 발생하게 되는데 이 알고리즘을 이용할 경우 지속적으로 레이더 송신을 하지 않아도 됨으로 전력 소비량을 절감할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해상 파고의 변화에 의한 전방 물체 감지 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 선박 운항 장치를 구동하는 방법이 시작되면, 시동 키 ON 여부를 판단하여, 물체 인식을 위한 알고리즘이 시작된다. 이와 관련하여, 앵글 변화량이 설정 값 이상인지 여부를 판단(S210)하고, 선박 각도를 판단(S220)하는 일련의 절차가 수행될 수 있다. 앵글 변화량이 설정 값 이상이 아니면 레이더 송신 시작(S230a) 및 레이더 정보 수신(S230b)이 수행된다. 이에 따라, 물체 정보 분석 알고리즘(S240)이 수행될 수 있다. 한편, 앵글 변화량이 설정 값 이상이면 선박의 각도를 판단(S220)하고, 레이더 송신 시작(S230a), 선박 각도 판판 과정(S250a) 및 레이더 송신 정지(S250b)가 수행될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 감지된 물체의 충돌 경보, 충돌 여부 예측 및 감지 방법에 대해 설명하면 아래와 같다.

레이더의 데이터에 의해서 판단된 물체의 정보를 지속적으로 관리할 수 있도록 하여 레이더의 감지 범위를 경고, 위험, 충돌 단계로 구분할 수 있다. 이러한 구분은 현재 자신의 위치에서 상대 측 물체와의 거리, 방향, 속도를 기반으로 충돌 여부를 예측할 수 있어야 한다.

감지된 물체의 연속적인 이동방향을 측정하고 자신의 이동 방향을 판단하여 경고지역, 위험지역으로 점점 거리가 좁혀지게 되면 각 단계별 소리 및 빛을 통해서 사용자에게 경고를 한다. 이러한 경고에도 변침이나 속도 조절이 되지 않고 실제 충돌여부를 판단할 수 있어야 한다.

첫번째 단계로 경고 지역내에 있는 물체와 위험 지역내에 있는 물체를 상호 분리하고 경보를 발령하는 단계이다. 분리된 물체 중 위험지역에 있는 물체의 이동 방향과 속도, 자신의 이동방향과 속도 값을 기준으로 충돌 가능여부 및 충돌시간을 예측하여 사용자에게 소리 및 시각정보를 통해서 경보를 발령하는 단계이다.

두번째 단계는 실제 충돌여부를 판단하는 단계로 첫 번째 단계에서 방향과 속도 정보를 기준으로 충돌 예측 시간을 계산하게 된다. 충돌 예상 시간이 설정된 시간 이내에 있고 3축 자이로 센서의 각도, 가속도센서의 값이 급격한 변화가 발생할 경우 실제 충돌로 간주하는 단계이다. 이때, 해상에는 다양한 접촉성 상황이 많이 발생하게 되는데 이들 모두를 충돌이라 판단하여 사고 정보를 제공할 경우 많은 인적, 물적 손해가 발생할 수 있음으로 아래와 같은 제한 사항을 설정할 수 있도록 해야 한다.

1) 사용자에 의해서 충돌 예측 알고리즘의 해제가 있을 경우, 설정된 속도 이상으로 운항하는 과정에서 주변의 경고지역의 물체가 발견되면 즉시 활성화되어야 한다.

2) 설정된 속도 이하로 운항 하는 경우에 대한 제한 사항이 설정될 수 있다.

3) 항만 입, 출항 시 사용자가 직접 조향 및 속도 조절이 이루어진 상황에서 발생하는 인지 가능한 충돌 상황에서, 충돌을 감지하는 센서 데이터의 출력 값이 설정 범위 이상일 경우에는 충돌 상황으로 인지해야 한다.

이와 관련하여, 도 8은 본 발명에 따른 충돌 판단 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 선박 운항 장치를 구동하는 방법이 시작되면, 충돌 판단 방법을 위한 충돌 경보 예측 알고리즘이 시작된다. 이와 관련하여, 예측 알고리즘의 해제 여부를 판단(S310)하고, 경고 및 위험 물체 추적(S320)하는 일련의 절차가 수행될 수 있다. 예측 알고리즘이 해제된 것이 아니면 경보 및 알람 일시 해제(S330)를 수행하고, 위험 지역에 물체 존재 판단(S330a) 및 가속도 센서 값 비교(S330b)를 수행한다. 이후, 경보 및 알람 활성화(S340)를 수행하고, 충돌 판단 과정(S360)을 수행한다. 반면, 예측 알고리즘이 해제된 경우, 경고 및 위험 물체 추적(S320)하고 위험 지역 근접을 판단(S320a)하여 충돌 예상 시간/방향 예측 및 저장(S320b)을 수행한다. 한편, 충돌 예측 시간을 판단(S350a) 및 가속도 센서 값을 비교(S350b)하여, 충돌 판단 과정(S360)을 수행한다.

한편, 본 발명에 따른 충돌 및 선박 사고 발생시 선박 상태 판단 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 앞서 충돌 예측 감지 방법에서 실제 충돌이라고 판단이 되면 아래와 같은 방식으로 사고 발생에 대한 각종 데이터를 해경 및 관할 기관에 전송할 수 있도록 제어하게 된다.

본 발명의 경우 위험 지역의 물체가 발생하게 되면 해당 물체의 이동 경로 및 속도 정보, 자신의 이동 경로 및 속도정보에 대한 변화를 일정한 시간 간격으로 충돌직전, 충돌 시, 충돌 후의 일정 시간 동안의 정보를 모두 기록하게 된다. 3가지 상황(충돌 전, 충돌 시, 충돌 후)에서 취득해 저장한 상황을 스마트폰의 어플리케이션에 제공할 수 있도록 무선 통신을 이용해서 전송한다.

충돌 전 상황의 정보: 위험지역의 물체의 이동 속도 및 진행 방향, 자신의 이동 속도 및 진행 방향

충돌 시 상황의 정보: 충돌 위치, 방향, 충돌 힘

충돌 후 상황의 정보: 선박의 상태 정보(침수, 전복 등)

그러나, 선박 충돌 시 선박의 충돌 시간, 충돌 위치 정보를 위해서 별도의 GPS 모듈과 타이머를 포함하지 않는다.

이들 정보는 어플리케이션이 작동하는 스마트폰의 정보를 활용할 수 있음으로 별도로 구비하지 않아도 된다.

위의 상황 별 정보는 아래와 같이 판단할 수 있다.

충돌 전 상황의 정보: 레이더의 정보를 이용해서 판단한다.

충돌 시 상황의 정보: 충돌 상황을 판단하는 3축 자이로 센서의 가속도 정보 값을 이용해서 판단한다.

충돌 후 상황의 정보: 실시간 감시하는 고도 센서 및 3축 자이로 센서 중 앵글센서의 각도 값을 이용 판단한다.

실제 침수시간의 예측값을 제공하기 위해서 중요 위치의 침수 상황을 감시하는 선박 침수 상태 감시부의 정보를 같이 활용하여 정보를 판단할 수 있다.

이와 관련하여, 도 9는 본 발명에 따른 충돌 시 선박 상태 확인 및 상태 정보 전송 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 충돌 시 선박 상태 확인 및 상태 정보 전송 방법과 관련하여, 선박 상태 확인 여부를 해제하였는지를 판단(S410)한다. 선박 상태 확인 여부가 해제된 경우, 충돌 상황 해제에 따른 동작을 수행(S420)한다. 반면에, 선박 상태 확인 여부가 해제되지 않은 경우, 선박 상태 체크 알고리즘을 시작(S430)하여 선박 각도 확인(S430a) 및 선박 침수 상황 확인 및 예상 침수 시간 연산(S430b)을 수행한다. 또한, 스마트 폰 어플리케이션을 통해 선박 상태 체크 알고리즘을 통해 산출된 선박 각도 및 선박 침수 상황 확인 및 예상 침수 시간과 연관된 정보를 무선 통신을 통해 데이터 전송(S440)한다.

한편, 본 발명에 따른 사고 발생시 관할 기관 신고 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 충돌 및 각종 사고 상황이 어플리케이션 프로그램에 정보가 전송되면 어플리케이션은 해당 정보의 진위 여부를 확인한다. 정상적인 아이디의 접속자 여부를 판단해서 신고 접수 실행 여부를 결정하여야 한다.

사고 정보가 전송되고 일정시간 이내에 해제 정보가 전송될 경우 사용자에 의한 해제 신호임으로 사고 접수를 보류할 수 있다. 실제 사고 발생의 경우 발명의 경우, 전송된 데이터가 사고 정보에 해당하는 코드인지 확인하여 정상 적인 사고 코드라면 다음 상태로 진행한다. 어플리케이션 프로그램의 시간정보를 이용해서 전송 시간을 기록하고, 휴대폰의 GPS 정보를 이용하여 위치 정보 기록할 수 있다. 수신된 데이터가 정상적인 프로토콜인지 전송자의 아이디가 등록된 아이디인지를 확인하고 정상이면 자동 신고 접수를 진행할 수 있다. 수신된 데이터가 비정상적일 경우 다시 한번 데이터 요청을 하여 확인할 수 있다.

또한 사용자가 어플리케이션에 있는 사고 및 조난 버튼을 클릭할 경우 신고 접수 여부를 확인하기 위한 확인 버튼이 일정 시간 이내에 입력되는지를 확인한다. 일정 시간 이내에 입력되지 않으면 잘못된 클릭임으로 사고 및 조난 버튼을 초기화 시키게 되고 정상적인 시간 이내에 확인 버튼 신호가 확인되면 실제 사용자가 사고 및 조난 신호를 요청하기 위함이다. 따라서, 유무선 통신부로 하여금 주 제어부(180)에 선박 상태 정보 및 진행 방향 등을 요청한다. 이후, 이들 정보가 수신되면 휴대폰(스마트 폰)의 타임 정보와 헨 정보를 이용하여 신고 시간, 위치 등과 함께 자동으로 해경 및 관할관청에 자동으로 신고할 수 있는 기능을 구비한다. 여기서 해경 및 관할 관청으로의 사고 접수는 세 가지의 형태가 존재하게 된다.

첫째, 본 발명 장치내 표시 및 조작부내의 "사고 및 조난" 버튼에 의해 접수한다. 둘째, 어플리케이션 내의 "사고 및 조난" 버튼에 의해 접수한다. 이들 2가지의 경우에는 사용자의 실수에 의한 접수를 방지하기 위해서 1차례의 확인 절차 (예) "확인" 버튼)를 가지게 된다. 셋째, 본 발명에 따른 장치의 각종 센서들에 의해서 감지된 실제 충돌 상황(레이더 정보 및 선박 상태부의 가속도 정보), 침수 상황(선박 침수 상태 감지부(123)의 침수 상태 정보, 선박의 전복 상태(선박 상태부의 각도 정보)에서 1가지 이상의 상황에 해당하는 상태가 되면 추가적인 확인 절차를 거치지 않고 자동으로 사고 접수하게 된다.

이와 관련하여, 도 10은 본 발명에 따른 스마트 폰 어플리케이션에 의한 사고 접수 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 스마트 폰 어플리케이션에 의한 사고 접수 방법이 제공된다. 어플리케이션을 통해 데이터가 수신되면 수신된 데이터가 사고 정보 코드를 포함하는지를 판단(S510)한다. 사고 정보 코드가 포함된 경우, 사고 신고 알고리즘을 구동(S520)하여, 수신 데이터 확인(S520a) 및 수신 데이터 정상 여부를 판단(S520b)한다. 수신 데이터가 정상이 아니면, 사고 정보를 재 요청(S520c)한다. 수신 데이터가 정상이면, 전송 시간을 확인(S530a)하여 현재 좌표를 확인(S530b)한다. 또한, 사고 접수 콜 센터에 연락하거나 웹 접속을 통해 데이터를 송신(S540)한다. 반면에, 사고 정보 코드가 포함되지 않은 경우 수신 대기(S510b)가 수행된다. 한편, 사용자 사고 접수 버튼이 on 상태로 감지(S550a)되면 사용자 사고 접수 버튼에 대한 확인 버튼이 일정 시간 이내에 on 상태인지를 감지(S550b)하여 선박 상태 정보 요청(S560)이 수행될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 입출항 자동 신고 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 현재 모든 지역에서 선박 입 출항 시 해경 및 관할 당국에 신고하도록 되어 있어 사용자들이 유무선 통화나 현장에서 해당 담당자에게 전달하게 된다. 이런 불편을 최소화하기 위하여 자동화된 입출항 관리 시스템을 적용하여 보다 쉽고 편리하게 운용할 수 있도록 함이다.

사용자가 출항을 위해서 시동 후 어플리케이션과 접속이 되면 어플리케이션에서는 설정된 일정 영역이상을 운항한다. 또는, 본 발명에서 제공된 속도정보를 이용하여 일정한 속도 이상으로 일정시간 이상 운항하게 되면 자동으로 출항 신고를 하도록 구성한다. 또한, 조작 및 표시부의 버튼을 통해서 출항 신고 여부를 사용자가 결정할 경우에도 이 키 정보를 이용하여 자동으로 출항 신고한다.

입항 신고 또한 자동으로 이루어지게 된다. 우선 출항 상태에 대한 정보를 저장한 데이터 저장부의 해당 영역에서 출항 여부에 대한 정보가 기록된다. 어플리케이션에서 초기 설정된 선박의 위치 이내로 복귀하였다고 판단하거나 사용자가 조작 및 표시부의 버튼을 이용해 신고 여부를 결정할 경우 자동으로 입항 신고를 한다. 입항 신고 접수가 완료되면 출항 기록을 저장한 데이터 저장부의 해당 영역을 초기화한다.

이와 관련하여, 도 11은 본 발명에 따른 입, 출항 자동 신고 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 입, 출항 자동 신고 방법이 수행된다. 입, 출항 자동 신고가 시작됨에 따라 다음과 같은 판단 과정들이 적어도 하나 이상 수행될 수 있다. 지정된 위치에서 설정 값 이상 이동 여부를 판단(S610a)하고, 일정 시간 이상 운항 중인지 여부를 판단(S610b)하고, 신고 키가 입력되었는지 여부를 판단(S610c)할 수 있다. 전술한 판단 과정들(S610a 내지 S610c)을 통해 해당 조건을 만족하는 것으로 판단되면 출항 신고 플래그를 세팅하여 출항 신고를 수행할 수 있다. 한편, 출항 신고 이후, 지정된 위치에서 설정 값 이내 이동 여부를 판단(S620a)하고, 신고 키가 입력되었는지 여부를 판단(S620b)할 수 있다. 전술한 판단 과정들(S620a, S620b)을 통해 해당 조건을 만족하는 것으로 판단되면 출항 신고 플래그를 초기화하여 입항 신고를 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스마트폰 어플리케이션 자동 실행 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 배터리 스위치가 ON 되면 최소 전력을 사용하기 위하여 초기 스마트 폰 인식을 위한 최소 전력 모드로 구동하게 된다. 사용자에 의해서 시동 키의 작동이 감지되면 전체 시스템을 초기화 시키고 이후 무선 통신 알고리즘을 실행하여 스마트 폰에 일정한 주기로 접속상태를 확인할 수 있는 유무선 통신 데이터를 전송하게 된다. 이를 수신 받은 스마트폰이 접속가능 여부에 대한 수신 값이 수신되면 자동 실행을 요청하는 코드를 전송하게 된다. 이때 스마트 폰 어플리케이션은 접속자의 ID를 요청하게 되고, 전송된 ID가 정상이면 해당 소프트웨어를 자동으로 실행하게 된다.

일정한 주기로 전송한 데이터에 대한 응답이 설정된 값 이상 수신되지 않으면 초기 셋팅 값을 확인하여 스마트 폰 연동 시스템인지 여부를 확인한다. 스마트 폰 연동이 아니라면 연동 방식에 대한 알고리즘을 비 활성화하고, 연동 시스템으로 등록되어져 있지만 일정 횟수이상 되지 않는다면 통신에 대한 알람을 발생한다.

이와 관련하여, 도 12는 본 발명에 따른 사용자 인식 및 스마트폰 자동 활성화 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 사용자 인식 및 스마트폰 자동 활성화 방법이 수행된다. 사용자 인식 및 스마트폰 자동 활성화를 위한 시동 키가 on 상태인지를 판단(S710)하여, 시스템 초기화(S730a), 무선 데이터 전송(S730b) 및 스마트 폰 연동 테스트 통신 전송(S730c)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, ID 일치 여부를 확인(S720a)하고, ID가 일치하지 않으면 스마트 폰 연동 테스트 통신 전송(S730c)이 수행될 수 있다. ID가 일치하면 자동 실행 요청을 위한 데이터 전송(S720b)이 수행될 수 있다.

한편, 스마트 폰 연동 테스트 통신 전송(S730c) 이후, 일정 시간 이상 수신 데이터가 없는지를 확인(S740a)하고, 초기 설정 값으로 스마트 폰이 연동되었는지 여부를 판단(S740b)할 수 있다. 이후, 통신 이상 알람(S750)이 수행될 수 있다. 일정 시간 이상 수신 데이터가 없는 경우가 아니면, 스마트 폰 송신 값이 정상인지 여부를 판단(S740c)한다. 송신 값이 정상이면, ID 일치 여부를 확인(S720a)하여 자동 실행 요청을 위한 데이터 전송(S720b)을 수행할 수 있다. 반면, 송신 값이 정상이 아니면, 일련의 판단 과정(S740a, S740b)을 통해 통신 이상 알람(S750)을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스마트폰 어플리케이션을 통한 출항 제한 상황 전파 방법은 다음과 같다. 본 발명에서 스마트 폰 어플리케이션이 접속되게 되면 어플리케이션은 지역 관할 당국(관할 해경, 수협, 시청 등)의 홈페이지에 접속하게 된다. 기상 상황 및 조업제한 상황에 대한 정보를 추출하여 사용자에게 전달하게 되고, 추출된 기상 상황과 조업제한에 대한 정보가 있다면 사용자가에 출항 제한에 대한 경고를 발생시켜 사전에 해상 사고를 방지할 수 있도록 출항제한을 권고할 수 있다.

이러한 경고에도 불구하고 출항을 하게 될 경우 신속하게 지역 관할 당국(관할 해경, 수협, 시청 등)에 출항 선박의 정보를 제공하게 된다. 관할 담당자의 출항 선박과 유, 무선 통화를 통하여 출항 자제를 권고할 수도 있고 실시간 당국의 모니터링이 가능하도록 하여 사고 예방을 할 수 있다. 여기서 조업 제한상태란 파랑주의보, 태풍주의보 및 경보, 파고가 일정 이상 높은 수치 일 경우, 해무 발생 상태 등을 의미한다

정상적인 해상상황에서 출항하였다고 하더라도 주지적으로 웹 페이지에 접속하여 출항 제한 상황을 감시하여 실시간으로 변화된 정보를 사용자에게 전달하여 신속한 입항을 유도할 수 있다.

이와 관련하여, 도 13은 본 발명에 따른 관할 당국의 홈페이지 정보를 이용한 조업 제한에 대한 경보 발생 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 13을 참조하면, 조업 제한에 대한 경보 발생 방법이 수행된다. 조업 제한 경고 발생을 위한 시동 키가 on 상태인지를 판단(S810)하여, 시스템 초기화(S830a), 어플리케이션 활성화(S830b) 및 웹 페이지 접속 및 데이터 추출(S830c)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 조업 제한 상태 여부를 확인(S820a)하여, 조업 제한 경보를 발생(S820b)시킬 수 있다. 한편, 조업 제한 경보를 발생(S820b)시킨 후, 설정 위치에서 일정 거리 이상 운항하였는지를 확인(S840a)하고, 출항 선박 정보를 전송(S840b)할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 실시간 선박 상태 모니터링 및 자동 사고 접수 방법은 다음과 같다. 충돌 상황 이외에도 각종 센서를 이용하여 선박의 현재 상태를 실시간 모니터링을 통해 사용자에게 신속하게 전달할 수 있다. 한편, 사고 발생시 관할 기관 및 해경에게 선박의 상태 정보 및 위치를 전송하여 구조시간을 단축시킬 수 있다.

선박의 시동이 on 되면 이들 모니터링 시스템은 자동으로 구동을 시작하고 실시간 계측하게 된다. 엔진 온도의 상태, 화재(연기 및 불꽃) 상태, 침수 상태 등을 실시간 측정하여 발생 여부에 따라 경보를 발생하고 엔진 온도 외에 사고의 경우는 자동으로 사고 신고를 한다. 엔진 온도의 과열의 경우에는 사용자가 신고여부를 결정할 수 있다. 또한 사용자에 의해서 알람 신호에 대한 경보를 해제할 수 있다.

이와 관련하여, 도 14는 본 발명에 따른 선박 운항 시 실시간 상태 정보 모니터링 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 14를 참조하면, 선박 운항 시 실시간 상태 정보 모니터링 방법이 수행된다. 이와 관련하여, 적어도 하나 이상의 판단 과정이 수행될 수 있다. 엔진 온도가 임계치 이상으로 높은지 여부를 판단(S910a)하고, 화재 감지를 판단(S910b)할 수 있다. 또한, 침수 여부를 감지(S910c)하고, 선박 평형을 감지(S910d)할 수 있다. 전술한 판단 과정(S910a 내지 S910d)를 통해 경보 발생이 수행될 수 있다. 또한, 조난 및 구조 신고 요청 여부를 판단(S920a)하고, 경보 해제 여부를 판단(S920b)하여, 각각 관할 기관 자동 신고 및 경보 해제를 수행할 수 있다. 관할 기관 자동 신고가 수행되면 신고 여부가 사용자에게 전달될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법에 대해 설명하였다. 전술한 기술적 특징 및 구성을 참조하여, 도 1 내지 도 14에 따른 본 발명에서 청구하고자 하는 선박의 안전 운항 장치에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 본 발명에서 청구하고자 하는 선박의 안전 운항 장치는 이하에서 설명될 내용에 한정되는 것은 아니다.

선박의 안전 운항 장치는 레이더부(110) 및 주 제어부(180)를 포함하도록 구성될 수 있다. 레이더부(110)는 주변 물체를 향해 레이더 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 주변 물체는 레이더를 탑재한 탑재 선박 주변의 주변 선박일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 주 제어부(180)는 레이더부(110)와 동작 가능하게 결합되고, 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 주 제어부(180)는 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상이면, 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리할 수 있다. 또한, 주 제어부(180)는 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지 정보는 필터링하도록 구성될 수 있다.

주 제어부(180)는 3축 자이로 센서를 이용하여 파고가 낮은 구간이라고 판단되면, 일정한 시간 간격으로 수신되는 데이터를 모두 정상적인 정보로 판단하여 처리할 수 있다. 한편, 주 제어부(180)는 3축 자이로 센서를 이용하여 파고가 높은 구간이라고 판단되면, 선박의 각도가 0이 되는 시점과 최고점의 고도상태를 예측할 수 있다. 주 제어부(180)는 상기 선박의 각도가 0이 되는 시점부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지는 필터링할 수 있다.

주 제어부(180)는 선박의 고도가 최고점의 90퍼센트 이상인 구간 중 상기 선박의 각도가 5도에서 0도로 변하는 구간에서 레이더 신호가 송신되도록 레이더부(110)를 제어할 수 있다. 한편, 선박의 각도가 0도에서 -5도로 변하는 구간에서 레이더 신호를 송신하면서 주변 물체를 통해 반사되는 레이더 정보를 수신하여 주변 물체를 분석할 수 있다. 또한, 상기 선박의 각도가 -5도를 벗어난 경우 레이더 신호를 송신하는 것을 정지할 수 있다.

주 제어부(180)는 충돌 경보 예측 알고리즘이 적용되는 경우, 위험 지역에 근접한 것으로 판단되면 경고를 발생시킬 수 있다. 주 제어부(180)는 충돌 예측 시간이 10초 이내이고 가속도 값이 설정 값 이상이면 충돌 여부를 판단하여 사고 및 조난 신호를 발생시킬 수 있다.

주 제어부(180)는 충돌이 발생한 것으로 판단되면, 선박 상태 체크 알고리즘을 구동하여 선박의 각도를 확인하여 선박의 부분 전복, 완전 전복 및 정상 여부를 판단할 수 있다. 또한, 주 제어부(180)는 상기 선박의 침수 상황을 판단하고 예상 침수 시간을 연산하고, 침수 상황 및 예상 침수 시간에 관한 정보를 무선 통신을 통해 이동 단말로 전송할 수 있다.

이와 관련하여, 이동 단말의 어플리케이션 프로그램은 사고 신고 알고리즘을 구동하여 상기 선박으로부터 수신 데이터를 확인할 수 있다. 한편, 어플리케이션 프로그램은 수신 데이터가 정상인 것으로 판단되면, 수신 데이터의 전송 시간을 확인하여 상기 선박의 현재 좌표를 판단하여 사고 접수 및 수신 데이터 송신을 위해 관할 당국 웹 페이지에 접속을 수행할 수 있다.

한편, 이동 단말의 어플리케이션 프로그램은, 관할 당국 웹 페이지에 접속하여 조업 관련 데이터를 추출하고, 조업 관련 데이터에 따라 조업 제한 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 어플리케이션 프로그램은 조업 제한 상태이면 조업 제한 경보를 발생하고, 조업 제한 상태로 설정된 지역에서 일정 거리 이상 운항한 경우, 관할 당국 웹 페이지로 출항 선박 정보를 전송할 수 있다.

한편, 주 제어부(180)는 선박의 시동이 on 상태인 경우, 엔진 온도, 화재 감지, 침수 감지 또는 선박 평형 여부에 따라 경보를 발생시킬 수 있다. 주 제어부(180)는 조난 요청 또는 구조 신고 요청이 전달된 경우, 해당 선박에 대한 상태, 위치 및 해당 선박 정보를 관할 당국 웹 페이지로 전송하여 신고 처리를 수행할 수 있다. 주 제어부(180)는 조난 요청 또는 구조 신고 요청이 송신된 이동 단말로 신고 처리에 관한 정보를 전달할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법에 대해 설명하였다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 선박의 안전 운항 장치 및 그 제어 방법의 기술적 효과는 다음과 같다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 연근해 어업을 주로 하는 중소형 선박들 간의 충돌을 사전 방지할 수 있는 경고 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 충돌 발생시 사고정보의 기록 및 분석을 제공할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 충돌 및 침몰상황 발생시 해경 및 담당기관에 자동 전송하는 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 해상 환경의 급변하는 상황 대처를 위해서 원격데이터를 제공할 수 있다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 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.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.

Claims (8)

1. 선박 운전 운항 장치에 있어서,
   주변 물체를 향해 레이더 신호를 송신하도록 구성된 레이더부(110);
   상기 레이더부(110)와 동작 가능하게 결합되고, 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상이면, 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지 정보는 필터링하도록 구성된 주 제어부(180)를 포함하고,
   상기 주 제어부(180)는,
   고도 센서 또는 앵글 센서를 이용하여 상기 파고에 관한 상태 정보를 판단하고, 상기 레이더부(110)는 수동 탐지 방식 및 자동 탐지 방식 중 어느 한 방식을 수행하고,
   3축 자이로 센서를 이용하여 파고가 낮은 구간이라고 판단되면, 일정한 시간 간격으로 수신되는 데이터를 모두 정상적인 정보로 판단하여 처리하며,
   3축 자이로 센서를 이용하여 파고가 높은 구간이라고 판단되면, 선박의 각도가 0이 되는 시점과 최고점의 고도상태를 예측하고, 상기 선박의 각도가 0이 되는 시점부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지는 필터링하고,
   상기 선박의 고도가 최고점의 90퍼센트 이상인 구간 중 상기 선박의 각도가 5도에서 0도로 변하는 구간에서 레이더 신호가 송신되도록 상기 레이더부(110)를 제어하며,
   상기 선박의 각도가 0도에서 -5도로 변하는 구간에서 레이더 신호를 송신하면서 주변 물체를 통해 반사되는 레이더 정보를 수신하여 주변 물체를 분석하고,
   상기 선박의 각도가 -5도를 벗어난 경우 레이더 신호를 송신하는 것을 정지하는, 선박 운전 운항 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 선박 운전 운항 장치에 있어서,
   주변 물체를 향해 레이더 신호를 송신하도록 구성된 레이더부(110);
   상기 레이더부(110)와 동작 가능하게 결합되고, 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상이면, 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지 정보는 필터링하도록 구성된 주 제어부(180)를 포함하고,
   상기 주 제어부(180)는,
   고도 센서 또는 앵글 센서를 이용하여 상기 파고에 관한 상태 정보를 판단하고, 상기 레이더부(110)는 수동 탐지 방식 및 자동 탐지 방식 중 어느 한 방식을 수행하고,
   상기 수동 탐지 방식과 관련된 수동 탐지 모드에서 특정 탐지 방향이 도래한 것으로 판단되면 레이더 모듈의 위치를 변경한 이후 사용자 모드 변경 여부를 다시 판단하여 자동 탐지 모드가 다시 수행되도록 상기 레이더부(110)를 제어하며,
   상기 자동 탐지 모드가 다시 수행되는 경우, 선박이 일정 속도로 항행 중인지 여부를 판단하여 전방 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어하고,
   선박이 일정 속도로 항행 중인지 않은 경우 사용자 모드 변경 여부를 판단하여 다시 수동 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어하며,
   상기 자동 탐지 모드에서 전방 탐지 모드가 수행되면, 선박이 일정 속도 이하로 조업 중이면 360도 탐지 모드를 수행하도록 상기 레이더부(110)를 제어하는, 선박 운전 운항 장치.
5. 선박 운전 운항 장치에 있어서,
   주변 물체를 향해 레이더 신호를 송신하도록 구성된 레이더부(110);
   상기 레이더부(110)와 동작 가능하게 결합되고, 파고 또는 앵글 변화량이 설정 값 이상이면, 선박 각도에 기반하여 소정 구간 동안 주변 물체로부터 수신되는 정보를 정상 정보라고 판단하여 처리하고 나머지 정보는 필터링하도록 구성된 주 제어부(180)를 포함하고,
   상기 주 제어부(180)는,
   고도 센서 또는 앵글 센서를 이용하여 상기 파고에 관한 상태 정보를 판단하고, 상기 레이더부(110)는 수동 탐지 방식 및 자동 탐지 방식 중 어느 한 방식을 수행하고,
   충돌 경보 예측 알고리즘이 적용되는 경우, 위험 지역에 근접한 것으로 판단되면 경고를 발생하고, 충돌 예측 시간이 10초 이내이고 가속도 값이 설정 값 이상이면 충돌 여부를 판단하여 사고 및 조난 신호를 발생시키며,
   상기 충돌이 발생한 것으로 판단되면, 선박 상태 체크 알고리즘을 구동하여 선박의 각도를 확인하여 선박의 부분 전복, 완전 전복 및 정상 여부를 판단하고,
   상기 선박의 침수 상황을 판단하고 예상 침수 시간을 연산하며,
   침수 상황 및 예상 침수 시간에 관한 정보를 무선 통신을 통해 이동 단말로 전송하는, 선박 운전 운항 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 이동 단말의 어플리케이션 프로그램은,
   사고 신고 알고리즘을 구동하여 상기 선박으로부터 수신 데이터를 확인하고,
   수신 데이터가 정상인 것으로 판단되면, 수신 데이터의 전송 시간을 확인하여 상기 선박의 현재 좌표를 판단하여 사고 접수 및 수신 데이터 송신을 위해 관할 당국 웹 페이지에 접속을 수행하는, 선박 운전 운항 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 이동 단말의 어플리케이션 프로그램은,
   관할 당국 웹 페이지에 접속하여 조업 관련 데이터를 추출하고,
   조업 관련 데이터에 따라 조업 제한 상태인지 여부를 판단하고,
   조업 제한 상태이면 조업 제한 경보를 발생하고,
   조업 제한 상태로 설정된 지역에서 일정 거리 이상 운항한 경우, 관할 당국 웹 페이지로 출항 선박 정보를 전송하는, 선박 운전 운항 장치.
8. 삭제

Images