KR102617981B1 - Collision avoidance system for autonomous ships - Google Patents
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Abstract
자율운항선박의 충돌회피 시스템이 개시된다. 자율운항선박의 충돌회피 시스템은, 자율운항선박의 속도 및 방향을 제어하는 조타 장치, 자율운항선박이 항해 중에, 자율운항선박 주변의 해상에서 물체를 탐지하고, 탐지된 물체의 위치 정보, 이동 속도, 이동 방향 및 형태 정보를 획득하는 주변 탐색 장치 및 미리 설정된 목적지까지의 항해 경로를 생성하고, 생성된 항해 경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 조타 장치를 제어하고, 획득된 위치 정보, 이동속도, 이동방향 및 형태 정보를 이용하여, 탐지된 물체가 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지 여부를 판단하고 탐지된 물체의 크기를 예측하여, 탐지된 물체의 장애물 여부를 판별하고, 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부의 형태 정보를 고려하여 탐지된 물체와의 충돌을 회피하도록 항해경로를 수정하고, 수정된 항해경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어하는 자율 운항 장치를 포함한다.A collision avoidance system for autonomous ships is launched. The collision avoidance system for autonomous ships includes a steering device that controls the speed and direction of the autonomous ship, detects objects in the sea around the autonomous ship while the autonomous ship is sailing, and provides location information and movement speed of the detected object. , a surrounding navigation device that acquires movement direction and shape information and generates a navigation route to a preset destination, controls the steering device so that the autonomous ship sails according to the generated navigation route, obtains location information, movement speed, Using the movement direction and shape information, determine whether the detected object is located on the navigation path of the autonomous ship, predict the size of the detected object, determine whether the detected object is an obstacle, and determine whether the detected object is an obstacle. If it is determined to be an obstacle, the navigation path is modified to avoid collision with the detected object by considering the shape information of the bottom of the object submerged in the water, and the autonomous vessel is controlled to sail according to the modified navigation path. Includes navigation equipment.
Description
본 발명은 자율운항선박의 충돌회피 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a collision avoidance system for autonomous ships.
자율운항선박은 선원 없이 자동으로 정해진 경로를 항해하고, 필요한 경우, 원격 조종 통제 센터에서 항해 및 기관부(예를 들면, 엔진, 방향타 장치)를 제어할 수 있는 선박을 말한다. 이를 위하여, 지상에는 자율운항선박을 원격으로 조종하기 위한 원격 조종 통제 센터가 필요하며, 기술적인 문제 및 법적인 문제 등의 해결을 위하여 원격 조종 통제 센터에서는 선장 및 기관장이 직접 지휘 통솔을 수행해야 한다.An autonomous ship refers to a ship that automatically navigates a set route without a crew and, if necessary, can control navigation and engine parts (e.g. engines, rudder devices) from a remote control center. To this end, a remote control center on the ground is needed to remotely control autonomous ships, and in order to resolve technical and legal issues, the captain and the chief engineer must directly command and control the remote control center.
한편, 최근 GPS 및 각종 센서의 발전으로 인해 차량이 최단 거리를 가진 경로로 자율 주행하는 것은 어렵지 않은 기술이라 할 수 있으나, 선박의 운항에 있어서는 그렇지 않다고 할 수 있다. 선박은 자동차나 오토바이 등 기타 육상에서 운행되는 차량과는 다르게 수중에서 운항되는 특성상 관성력이 매우 크므로 즉각적으로 속도나 방향을 조절하는 것이 매우 어렵기 때문이다. 또한, 바다는 육지처럼 정해진 도로가 없고 날씨 등 여러 변수의 영향을 크게 받기 때문에 예정된 경로로 운항하는 것은 매우 어려운 것이 현실이며, 예상하지 못한 다른 선박 및 암초 등과의 충돌을 예방하기 위해 선원들이 항상 전방을 주시해야 한다.Meanwhile, due to the recent development of GPS and various sensors, it can be said that it is not difficult for a vehicle to autonomously drive along the shortest path, but this is not the case when it comes to operating a ship. This is because, unlike other land-based vehicles such as cars and motorcycles, ships operate underwater and have a very large inertial force, making it very difficult to immediately adjust their speed or direction. In addition, because the sea does not have fixed roads like land and is greatly influenced by various variables such as weather, it is very difficult to sail on a planned route. In order to prevent unexpected collisions with other ships and reefs, the crew is always on the front line. You must keep an eye on.
특히, 선박 운행 중에 대량의 비 또는 눈이 내리거나, 고농도의 안개, 스모그(smog), 황사 또는 미세먼지 등이 발생한 경우, 가시성(visibility, 可視性)이 급격히 낮아져 선원들이 전방을 주시하더라도 육안(肉眼)으로 물체를 탐지하기 어렵기 때문에 예상하지 못한 다른 선박 및 암초 등과 충돌할 수 있는 매우 위험한 상황에 놓이게 될 수 있는 문제점이 있다. 즉, 선박의 운항은 충돌 회피가 핵심이라고 할 수 있는데, 선박의 속도나 방향을 조절하기 위해서는 선박의 운항 경로를 미리 예측하여 사전에 조향 핸들이나 변속 레버의 조작을 수행하여야 한다.In particular, when a large amount of rain or snow falls or a high concentration of fog, smog, yellow dust or fine dust occurs while the ship is in operation, visibility is drastically reduced, making it difficult for the crew to see with the naked eye even if they are looking ahead. Since it is difficult to detect objects with the naked eye, there is a problem that one may be placed in a very dangerous situation where unexpected collisions with other ships, reefs, etc. may occur. In other words, it can be said that collision avoidance is the key to ship operation. In order to control the ship's speed or direction, the ship's navigation path must be predicted in advance and the steering wheel or shift lever must be operated in advance.
본 발명은 자율운항선박의 항해 중에 항해경로에 존재하는 해상물체를 미리 탐지하여 분석하고, 분석 결과를 이용하여 해상물체와의 충돌을 회피하는 안전한 항해경로로 자율운항선박이 항해하도록 제어하는 자율운항선박의 충돌회피 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is an autonomous navigation system that detects and analyzes maritime objects existing in the navigation path during the navigation of an autonomous ship in advance, and uses the analysis results to control the autonomous ship to navigate on a safe navigation path that avoids collisions with maritime objects. It is intended to provide a collision avoidance system for ships.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자율운항선박의 충돌회피 시스템이 개시된다.According to one aspect of the present invention, a collision avoidance system for an autonomous ship is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템은, 상기 자율운항선박의 속도 및 방향을 제어하는 조타 장치, 상기 자율운항선박이 항해 중에, 상기 자율운항선박 주변의 해상에서 물체를 탐지하고, 상기 탐지된 물체의 위치 정보, 이동 속도, 이동 방향 및 형태 정보를 획득하는 주변 탐색 장치 및 미리 설정된 목적지까지의 항해 경로를 생성하고, 상기 생성된 항해 경로에 따라 상기 자율운항선박이 항해하도록 상기 조타 장치를 제어하고, 상기 획득된 위치 정보, 이동속도, 이동방향 및 형태 정보를 이용하여, 상기 탐지된 물체가 상기 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지 여부를 판단하고 상기 탐지된 물체의 크기를 예측하여, 상기 탐지된 물체의 장애물 여부를 판별하고, 상기 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 상기 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부의 형태 정보를 고려하여 상기 탐지된 물체와의 충돌을 회피하도록 상기 항해경로를 수정하고, 상기 수정된 항해경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어하는 자율 운항 장치를 포함한다.The collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention includes a steering device that controls the speed and direction of the autonomous ship, detects objects in the sea around the autonomous ship while the autonomous ship is sailing, and , a surrounding search device that acquires location information, movement speed, movement direction, and shape information of the detected object, and generates a navigation route to a preset destination, and causes the autonomous vessel to sail according to the generated navigation route. Control the steering device, use the acquired location information, movement speed, movement direction, and shape information to determine whether the detected object is located on the navigation path of the autonomous ship and the size of the detected object. predicts and determines whether the detected object is an obstacle, and if the detected object is determined to be an obstacle, collision with the detected object is avoided by considering shape information of the bottom of the submerged object of the detected object. It includes an autonomous navigation device that modifies the navigation route and controls the autonomous vessel to sail according to the modified navigation route.
상기 자율 운항 장치는, 상기 위치 정보, 상기 이동속도 및 상기 이동방향으로부터 상기 탐지된 물체의 예상 항해경로를 산출하고, 상기 예상 항해경로와 상기 자율운항선박의 항해경로를 시간에 따라 비교하여 충돌 가능 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 충돌 가능한 경우 상기 탐지된 물체를 장애물로 판별한다.The autonomous navigation device calculates an expected navigation path of the detected object from the location information, the movement speed, and the direction of movement, and compares the expected navigation path with the navigation path of the autonomous vessel over time to enable collision. It is determined whether a collision is possible, and if a collision is possible as a result of the determination, the detected object is determined to be an obstacle.
상기 자율 운항 장치는, 상기 형태 정보를 이용하여 상기 탐지된 물체의 예상 크기를 산출하고, 상기 산출된 예상 크기가 임계치 이상인 경우, 상기 탐지된 물체를 장애물로 판별한다.The autonomous navigation device calculates the expected size of the detected object using the shape information, and when the calculated expected size is greater than or equal to a threshold, determines the detected object as an obstacle.
상기 주변 탐색 장치는 소나(Sonar)를 포함하되, 상기 자율 운항 장치는, 상기 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 상기 소나가 상기 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부를 스캔하여 상기 물체 하부의 형태 정보를 획득하도록 제어하고, 상기 물체 하부의 형태 정보를 이용하여 상기 탐지된 물체의 하부 크기를 물체의 실제 크기로 산출하고, 상기 산출된 실제 크기를 고려하여 상기 상기 항해경로를 수정한다.The surrounding search device includes a sonar, and when the detected object is determined to be an obstacle, the autonomous navigation device scans the bottom of the object submerged in the water of the sonar to determine the shape of the bottom of the object. Control to obtain information, calculate the size of the bottom of the detected object as the actual size of the object using the shape information of the bottom of the object, and modify the navigation path in consideration of the calculated actual size.
본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템은, 자율운항선박의 항해 중에 항해경로에 존재하는 해상물체를 미리 탐지하여 분석하고, 분석 결과를 이용하여 해상물체와의 충돌을 회피하는 안전한 항해경로로 자율운항선박이 운항하도록 제어할 수 있다.The collision avoidance system for autonomous ships according to an embodiment of the present invention detects and analyzes maritime objects existing in the navigation path during navigation of an autonomous ship in advance, and uses the analysis results to avoid collisions with maritime objects in a safe manner. The navigation route can be used to control autonomous ships.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템의 동작 방법을 예시하여 나타낸 흐름도.Figure 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention of FIG. 1.
Figure 3 is a flowchart illustrating an operation method of a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may be included in the specification. It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps. In addition, terms such as "... unit" and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템에 대하여 설명하되, 도 2를 참조하기로 한다.Figure 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 illustrates a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention in Figure 1. This is a drawing for this purpose. Hereinafter, a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention will be described, focusing on FIG. 1, with reference to FIG. 2.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템은, 자율 운항 장치(100), 조타 장치(200), 센서 장치(300), 주변 탐색 장치(400) 및 통신 장치(500)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention includes an
조타 장치(200)는 자율운항선박의 속도 및 방향을 제어한다.The
즉, 조타 장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자율운항선박의 추진력을 제공하는 엔진을 제어하는 속도 제어기(210) 및 자율운항선박의 방향타 및 방향타의 각도를 제어하는 방향 제어기(220)를 포함할 수 있다.That is, as shown in FIG. 1, the
속도 제어기(210)는 자율 운항 장치(100) 또는 항해사의 직접적인 조작에 의하여 결정된 속도로 엔진이 동작하도록 제어함으로써, 자율운항선박의 전진, 후진 및 속도를 제어할 수 있다.The
방향 제어기(220)는 자율 운항 장치(100) 또는 항해사의 직접적인 조작에 의하여 결정된 방향으로 선수가 위치하도록 제어함으로써, 자율운항선박의 방향을 제어할 수 있다.The
센서 장치(300)는 자율운항선박의 주변환경의 상태를 측정하기 위한 각종 센서를 포함할 수 있으며, 각종 센서에 의하여 측정되는 센싱 정보를 자율 운항 장치(100)로 전송할 수 있다.The
즉, 센서 장치(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 파고 센서(310), 바람 센서(320) 및 위치 센서(330)를 포함할 수 있다.That is, the
여기서, 파고 센서(310)는 주변 해양의 파고를 측정하고, 바람 센서(320)는 주변 해양의 풍속 및 풍향을 측정하고, 위치 센서(330)는 자율운항선박의 현재 위치를 측정하며, 이동 중인 경우, 측정되는 실시간 현재 위치로부터 이동방향 및 이동속도를 측정한다. 예를 들어, 위치 센서(330)는 GPS(Global Positioning System) 장치일 수 있다.Here, the
이와 같은 센서들이 측정한 센싱 정보는 자율 운항 장치(100)로 전송될 수 있다.Sensing information measured by such sensors may be transmitted to the
주변 탐색 장치(400)는 자율운항선박 주변의 장애물을 감지하기 위하여 자율운항선박 주변의 물체를 탐색하고, 탐색 정보를 자율 운항 장치(100)로 전송할 수 있다.The surrounding
주변 탐색 장치(400)는 자율운항선박 주변의 물체를 탐색하기 위한 각종 탐색기를 포함할 수 있다. 즉, 주변 탐색 장치(400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동선박식별장치(AIS: Automatic Identification System)(410), 레이더(RADAR)(420), 라이다(Lidar)(430), 카메라(440) 및 소나(Sonar)(450)를 포함할 수 있다.The surrounding
여기서, 자동선박식별장치(410)는 다른 선박들의 항적 데이터인 AIS 데이터를 수신하여 수집한다. 여기서, AIS 데이터는 정적(static) 정보와 동적(dynamic) 정보로 구성되며, 정적 정보는 선명, 선박의 제원, 목적지 등을 포함하고, 동적 정보는 선박의 현재 위치 및 침로, 속도 등의 운항정보를 포함한다.Here, the automatic
레이더(420) 및 라이다(430)는 자율운항선박의 주변에 존재하는 물체를 감지하고, 감지된 물체의 위치 정보, 이동속도, 이동방향 및 형태 정보를 획득한다. 여기서, 물체는 자율운항선박 주변에서 항해하는 선박, 빙산, 암초, 부유물 등을 포함할 수 있다.The
카메라(440)는 영상분석을 통한 자율운항선박 주변의 물체를 감지하기 위하여, 자율운항선박 주변의 영상을 획득한다.The
예를 들어, 카메라(440)는 자율운항선박의 전방, 후방 및 측방에서 외부 방향을 지향하도록 자율운항선박의 외측을 따라 설치되는 복수의 카메라로 구성되는 어라운드 뷰 카메라일 수 있다. 어라운드 뷰 카메라는 전방, 후방 및 측방에 미리 설정된 영역을 미리 설정된 시점으로 촬영하고, 이를 통해 획득되는 복수의 다시점 영상의 왜곡을 보정한 후 스티칭(Stitching)하여 탑뷰 시점을 갖는 하나의 어라운드뷰 영상을 생성할 수 있다.For example, the
소나(450)는 수중으로 음파를 발신하고 반사된 파동으로 수중의 물체를 탐지하고, 탐지된 물체를 스캔하여, 탐지된 물체의 위치 정보 및 형태 정보를 획득한다.The
이와 같은 탐색기들이 측정한 탐색 정보는 자율 운항 장치(100)로 전송될 수 있다.Navigation information measured by such explorers may be transmitted to the
통신 장치(500)는 다른 자율운항선박 또는 육상의 통신 가능한 각종 장치들과 통신을 수행한다. 예를 들어, 통신 장치(500)는 CDMA, 위성통신, LTE, RF통신 등과 같은 다양한 통신매체를 포함할 수 있다.The
특히, 통신 장치(500)는 육상에서 선박들의 항해를 지원하는 육상관제센터의 서버, 기상정보를 제공하는 기상청 서버 등과 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 기상정보는 실시간 기상 정보 및 미래의 기상 예측 정보를 포함할 수 있으며, 특히, 해당 선박이 위치하는 해상 영역의 파고, 날씨 등을 포함할 수 있다.In particular, the
자율 운항 장치(100)는 목적지 정보를 입력받아 목적지까지의 최적의 항해경로를 생성하고, 생성된 최적의 항해경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어한다.The
예를 들어, 자율 운항 장치(100)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있으며, 전자해도 데이터베이스, 최적의 항해경로를 산출하는 경로 알고리즘 등을 포함할 수 있다.For example, the
특히, 본 발명의 실시예에 따른 자율 운항 장치(100)는 자율운항선박이 항해 중에, 자율운항선박 주변의 물체가 탐지되면, 탐지된 물체를 분석하고, 분석 결과를 이용하여 자율운항선박이 탐지된 물체와의 충돌을 회피하도록 제어할 수 있다.In particular, when an object around the autonomous ship is detected while the autonomous ship is sailing, the
자율 운항 장치(100)는 자율운항선박이 항해 중에, 자율운항선박 주변에서 탐지된 물체가 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지를 분석하여 탐지된 물체가 장애물인지 여부를 판단하고, 분석 결과 탐지된 물체가 장애물인 것으로 판단되면, 물체의 하부를 탐색하고, 탐색된 물체 하부 형태 및 자율운항선박의 이동속도를 고려하여 자율운항선박이 탐지된 물체와의 충돌을 회피하여 항해하도록 제어할 수 있다.While the autonomous vessel is sailing, the
예를 들어, 자동선박식별장치(410), 레이더(420) 및 라이다(430)는 자율운항선박이 항해 중에 자율운항선박 주변의 해상에서 물체를 탐지하고, 탐지된 물체의 위치 정보, 이동 속도, 이동 방향 및 형태 정보를 획득할 수 있다.For example, the automatic
그리고, 자율 운항 장치(100)는 획득된 위치 정보, 이동속도, 이동방향 및 형태 정보를 이용하여, 탐지된 물체가 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지 여부를 판단하고, 탐지된 물체의 크기를 예측하여 탐지된 물체의 장애물 여부를 판별할 수 있다. And, the
예를 들어, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체의 위치 정보, 이동속도 및 이동방향으로부터 물체의 예상 항해경로를 산출하고, 물체의 예상 항해경로와 자율운항선박의 항해경로를 시간에 따라 비교하여 충돌 가능 여부를 판단하고, 판단 결과 충돌 가능한 경우 탐지된 물체를 장애물로 간주할 수 있다. 또한, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체의 형태 정보를 이용하여 물체의 예상 크기를 산출하고, 산출된 예상 크기가 임계치 이상인 경우, 탐지된 물체를 장애물로 간주할 수 있다.For example, the
한편, 자율 운항 장치(100)는 카메라(440)에 의하여 획득된 영상을 분석하여, 자율운항선박으로부터 비교적 근거리에 위치하는 물체를 탐지하고, 탐지된 물체의 장애물 여부를 판별할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 카메라(440)가 어라운드 뷰 카메라라고 가정하면, 자율 운항 장치(100)는 어라운드 뷰 영상에서 임의의 물체가 미리 설정된 장애물 감지 영역에 나타나는 경우, 장애물이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 자율 운항 장치(100)는 어라운드뷰 영상으로부터 현재 위치에서 장애물까지의 거리를 추정하고, 추정된 거리, 자율운항선박의 현재 이동속도 및 이동방향으로부터 현재 위치에서 장애물에 충돌하기까지 걸리는 시간을 추정할 수도 있다.For example, assuming that the
이어, 자율 운항 장치(100)는 장애물로 판별된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부의 형태 정보를 고려하여 탐지된 물체와의 충돌을 회피하도록 항해경로를 수정할 수 있다.Next, the
이를 위하여, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 소나(450)가 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부를 스캔하여 물체 하부의 형태 정보를 획득하도록 제어할 수 있다.To this end, when the detected object is determined to be an obstacle, the
그리고, 자율 운항 장치(100)는 물체 하부의 형태 정보를 이용하여 탐지된 물체의 하부 크기를 물체의 실제 크기로 산출하고, 산출된 실제 크기를 고려하여 자율운항선박의 항해경로를 수정할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 도 2는 해상에서 부유하는 빙산의 예를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 빙산과 같은 물체는 수면 위로 나타나는 상부 부분과 비교하여 수중에 잠긴 하부 부분이 매우 거대할 수 있다. 이러한 물체가 장애물이 되는 경우, 물체 상부보다는 물체 하부가 선박에 더 위험하므로, 탐지된 물체의 실제 크기는 물체 하부의 크기로 결정될 수 있다.For example, Figure 2 shows an example of an iceberg floating at sea. As shown in Figure 2, an object such as an iceberg can have a very large lower portion submerged underwater compared to the upper portion that appears above the water. When such an object becomes an obstacle, the bottom of the object is more dangerous to the ship than the top of the object, so the actual size of the detected object can be determined by the size of the bottom of the object.
즉, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체의 위치 정보, 이동속도 및 이동방향으로부터 산출되는 물체의 예상 항해경로를 미리 설정된 안전거리만큼 이격되도록 자율운항선박의 항해경로를 수정하되, 산출된 물체의 실제 크기에 따라 물체가 예상 항해경로의 해상에서 차지하는 영역의 테두리로부터 미리 설정된 안전거리만큼 이격되도록 자율운항선박의 항해경로를 수정할 수 있다.That is, the
이어, 자율 운항 장치(100)는 수정된 항해경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어할 수 있다.Next, the
이때, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체와의 거리를 가능한 최대화하기 위하여, 수정된 항해경로에 따라 항해 중에, 탐지된 물체와의 거리에 따라 자율운항선박의 이동속도를 조정할 수 있다.At this time, in order to maximize the distance to the detected object as much as possible, the
예를 들어, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체와의 거리에 비례하도록 자율운항선박의 이동속도를 조정할 수 있다. 즉, 자율 운항 장치(100)는 자율운항선박이 탐지된 물체에 근접하면, 자율운항선박의 이동속도를 미리 설정된 비율로 감소시키고, 자율운항선박이 탐지된 물체와 멀어지면, 자율운항선박의 이동속도를 미리 설정된 비율로 증가시킬 수 있다.For example, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자율운항선박의 충돌회피 시스템의 동작 방법을 예시하여 나타낸 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart illustrating an operation method of a collision avoidance system for an autonomous ship according to an embodiment of the present invention.
S310 단계에서, 자율 운항 장치(100)는 입력된 목적지까지의 최적의 항해 경로를 생성하고, 생성된 최적의 항해 경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어한다.In step S310, the
S320 단계에서, 자율 운항 장치(100)는 자율운항선박이 항해 중에, 주변 탐색 장치(400)에 의하여 자율운항선박 주변에서 물체가 탐지되면, 탐지된 물체를 분석한다.In step S320, when an object is detected around the autonomous ship by the surrounding
S330 단계에서, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체의 분석에 따라 탐지된 물체의 장애물 여부를 판단한다.In step S330, the
즉, 자율 운항 장치(100)는 자율운항선박이 항해 중에, 자율운항선박 주변에서 탐지된 물체가 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지를 분석하여 탐지된 물체가 장애물인 것으로 판단할 수 있다. 이때, 자율 운항 장치(100)는 획득된 위치 정보, 이동속도, 이동방향 및 형태 정보를 이용하여, 탐지된 물체가 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지 여부를 판단하고, 탐지된 물체의 크기를 예측하여 탐지된 물체의 장애물 여부를 판별할 수 있다.That is, while the autonomous navigation vessel is sailing, the
S340 단계에서, 자율 운항 장치(100)는 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 소나(450)가 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부를 스캔하여 물체 하부의 형태 정보를 획득하도록 제어한다.In step S340, when the detected object is determined to be an obstacle, the
여기서, 자율 운항 장치(100)는 물체 하부의 형태 정보를 이용하여 탐지된 물체의 하부 크기를 물체의 실제 크기로 산출한다.Here, the
S350 단계에서, 자율 운항 장치(100)는 탐색된 물체 하부 형태 및 자율운항선박의 이동속도를 고려하여 자율운항선박이 탐지된 물체와의 충돌을 회피하여 항해하도록 제어한다.In step S350, the
여기서, 자율 운항 장치(100)는 산출된 물체의 실제 크기를 고려하여 자율운항선박의 항해경로를 수정하여 수정된 항해경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어하고, 탐지된 물체와의 거리를 가능한 최대화하기 위하여, 수정된 항해경로에 따라 항해 중에, 탐지된 물체와의 거리에 따라 자율운항선박의 이동속도를 조정할 수 있다.Here, the
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.Meanwhile, the components of the above-described embodiment can be easily understood from a process perspective. In other words, each component can be understood as a separate process. Additionally, the processes of the above-described embodiments can be easily understood from the perspective of the components of the device.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Additionally, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions will be possible. should be regarded as falling within the scope of the patent claims below.
100: 자율 운항 장치
200: 조타 장치
300: 센서 장치
400: 주변 탐색 장치
500: 통신 장치100: autonomous navigation device
200: steering gear
300: sensor device
400: Nearby navigation device
500: communication device
Claims (4)
상기 자율운항선박의 속도 및 방향을 제어하는 조타 장치;
상기 자율운항선박이 항해 중에, 상기 자율운항선박 주변의 해상에서 물체를 탐지하고, 상기 탐지된 물체의 위치 정보, 이동 속도, 이동 방향 및 형태 정보를 획득하며, 소나(Sonar)를 포함하는 주변 탐색 장치; 및
미리 설정된 목적지까지의 항해 경로를 생성하고, 상기 생성된 항해 경로에 따라 상기 자율운항선박이 항해하도록 상기 조타 장치를 제어하고, 상기 획득된 위치 정보, 이동속도, 이동방향 및 형태 정보를 이용하여, 상기 탐지된 물체가 상기 자율운항선박의 항해경로 상에 위치하는지 여부를 판단하고 상기 탐지된 물체의 크기를 예측하여, 상기 탐지된 물체의 장애물 여부를 판별하고, 상기 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 상기 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부의 형태 정보를 고려하여 상기 탐지된 물체와의 충돌을 회피하도록 상기 항해경로를 수정하고, 상기 수정된 항해경로에 따라 자율운항선박이 항해하도록 제어하는 자율 운항 장치를 포함하되,
상기 자율 운항 장치는,
상기 형태 정보를 이용하여 상기 탐지된 물체의 예상 크기를 산출하고, 상기 산출된 예상 크기가 임계치 이상인 경우, 상기 탐지된 물체를 장애물로 판별하고,
상기 탐지된 물체가 장애물로 판별되면, 상기 소나가 상기 탐지된 물체의 수중에 잠긴 물체 하부를 스캔하여 상기 물체 하부의 형태 정보를 획득하도록 제어하고,
상기 물체 하부의 형태 정보를 이용하여 상기 탐지된 물체의 하부 크기를 물체의 실제 크기로 산출하고, 상기 산출된 실제 크기에 따라 상기 탐지된 물체가 차지하는 영역의 테두리로부터 미리 설정된 안전거리만큼 이격되도록 상기 항해경로를 수정하는 것을 특징으로 하는 자율운항선박의 충돌회피 시스템.
In the collision avoidance system of autonomous ships,
A steering device that controls the speed and direction of the autonomous ship;
While the autonomous ship is sailing, objects are detected in the sea around the autonomous ship, location information, movement speed, movement direction and shape information of the detected object are acquired, and surrounding search includes sonar. Device; and
Generate a navigation route to a preset destination, control the steering device so that the autonomous vessel sails according to the generated navigation route, and use the acquired location information, movement speed, direction of movement, and shape information, Determine whether the detected object is located on the navigation path of the autonomous ship, predict the size of the detected object, determine whether the detected object is an obstacle, and if the detected object is determined to be an obstacle. , Modifying the navigation path to avoid collision with the detected object by considering the shape information of the bottom of the submerged object of the detected object, and controlling the autonomous vessel to sail according to the modified navigation path. Including navigation devices,
The autonomous navigation device,
Calculate the expected size of the detected object using the shape information, and if the calculated expected size is greater than a threshold, determine the detected object as an obstacle,
When the detected object is determined to be an obstacle, the sonar is controlled to scan a lower part of the detected object submerged in water to obtain shape information of the lower part of the object,
Using the shape information of the bottom of the object, the size of the bottom of the detected object is calculated as the actual size of the object, and the detected object is spaced a preset safety distance from the edge of the area occupied by the detected object according to the calculated actual size. A collision avoidance system for autonomous ships characterized by modifying the navigation path.
상기 자율 운항 장치는, 상기 위치 정보, 상기 이동속도 및 상기 이동방향으로부터 상기 탐지된 물체의 예상 항해경로를 산출하고, 상기 예상 항해경로와 상기 자율운항선박의 항해경로를 시간에 따라 비교하여 충돌 가능 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 충돌 가능한 경우 상기 탐지된 물체를 장애물로 판별하는 것을 특징으로 하는 자율운항선박의 충돌회피 시스템.
According to paragraph 1,
The autonomous navigation device calculates an expected navigation path of the detected object from the location information, the movement speed, and the direction of movement, and compares the expected navigation path with the navigation path of the autonomous vessel over time to enable collision. A collision avoidance system for an autonomous ship, characterized in that it determines whether a collision is possible and, if a collision is possible as a result of the determination, determines the detected object as an obstacle.
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