KR20050056538A - 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템에 관한 것으로서, 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템에 있어서, 항해지원용 해양환경정보들을 공급하는 해양 데이터 공급자는 항해지원용 해양환경정보들을 인터넷을 통해 해양환경정보들을 취득하는 중앙처리센터에 공급하고, 중앙처리센터의 해양환경정보 처리프로그램은 매일 1회이상 항해지원용 해양환경정보를 압축풀기, 형식변환, 화상구현용 그림파일 생성, 위성전송용 파일생성 및 전송의 과정을 정해진 시간에 자동으로 진행시키며, 중앙처리센터는 실시간으로 취득처리한 항해지원용 해양환경정보를 통신위성을 통해 선박탑재 해양환경정보 화상구현장치로 전송하며, 선박탑재 해양환경정보 화상구현장치는 최적항로 선정을 위한 항로계획 편집기능과 선박 경유지점을 GUI 화면 지도위에 마우스로 클릭하여 좌표를 직접 입력하는 예정항로 입력기능을 화상으로 구현하는 디스플레이 장치로 구성되고, 오랜 기간에 걸쳐 축적된 통계적 해양환경 분포정보와 실시간 해양환경 예보정보를 원양을 항해하는 선박에 제공함으로써 항해자로 하여금 사전에 예정항로의 항해조건을 분석하여 경제적인 최적의 항로 선정이 가능하게 하고, 항해시 발생 가능한 위험상황에 대비할 수 있도록 한 효과가 있다.
Description
본 발명은 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템에 관한 것으로서, 특히, 대양을 운항하는 선박의 예정항로에 대해 장기간의 과거자료에 기초한 통계적 해양환경 분포정보와 원격탐사 기술과 시뮬레이션에 의해 얻어지는 실시간 해양환경정보를 바탕으로 데이터베이스를 구축하고 이를 토대로 통계적 특성치 및 예보치를 추출하여 이를 화상정보로 디스플레이시켜 운항의 경제성과 안전성을 높이는 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템에 관한 것이다.
정보통신기술이 발전함에 따라 대양을 운항하는 선박에 대해서도 자동화 시스템과 원격제어 기술에 기초한 지능형 자율운항 체제의 도입이 현실화되고 있다. 흔히 "디지털 선박"으로 불리는 이 새로운 운송시스템은 궁극적으로 선박의 무인화를 지향하며, 미래 해상운송기술의 핵심으로 등장할 것으로 예상되는 바, 디지털 선박의 구현을 위해서는 관련 기반기술의 확보가 요구된다.
대양을 운항하는 선박의 안전성과 작업성은 무엇보다도 파도, 바람, 기압, 조류, 지형정보 등으로 대표되는 다양한 해양환경인자들에 의해 좌우되므로 지능형 자율운항을 특징으로 하는 디지털 선박의 구현을 위해서는 예정항로 상의 해양환경정보를 파악함으로써 효율적이고 경제적인 운항계획을 수립할 필요성이 있다.
종래에는 선박 운항자가 운항 예정 항로상의 폭풍과 관련한 기상정보만을 문서형태로 수신하여 제한된 정보를 바탕으로 선박의 안전 관점에서만 운항계획 수립에 해양환경정보를 이용하고 있다. 그러나, 기상과 함께 파랑, 바람, 조류에 의해 선박 운항의 안전성과 효율성이 달라지므로 이들 정보를 동시에 고려하여 선박의 최적 항로 설정이 이루어질 필요가 있다.
또한 기존의 기상정보는 하루나 이틀 정도의 단기 예보만을 제공함으로써 장기적인 항로 계획 수립에 이를 활용하는 것이 불가능한 실정이다. 그러나 대양을 운항하는 선박의 경우 한번 출항하면 10일 이상의 운항이 불가피하므로 5일 이상의 장기적인 예보치를 바탕으로 항로 계획을 수립하는 것이 필요하며, 운항중에 새로이 갱신된 해양환경정보를 주기적으로 수신하여 이에 기초한 항로수정이 가능하도록 관련정보의 송수신이 실시간으로 이루어져야 한다.
또한 새로운 시스템은 기존의 기상정보만을 제공하는 경우와는 달리 주고받는 정보의 양이 커지고 복합적이므로, 많은 양의 해양환경정보를 효과적으로 취득, 처리, 전송, 분석 및 이용이 가능하도록 독립적인 자료처리시스템, 자료송수신시스템, 화상구현시스템의 개발이 요구된다.
해양환경정보는 위성탐사 또는 원격부이 등에 의해 취득되며, 취득된 원시정보는 물리적 해석 모델의 적용이나 수치 시뮬레이션에 의해 항해에 유용한 형태로 가공된 후, 항해중인 선박에 위성을 통해 실시간으로 제공된다. 그러므로 항해지원을 위한 유용한 해양환경정보의 올바른 제공은 원격 원시정보의 취득기술, 원시정보의 가공처리기술, 가공정보의 화상구현기술 및 저장관리기술, 실시간 정보의 송수신기술, 관련 전산시스템 구축기술의 개발을 요구한다.
전세계 대양을 대상으로 하는 해양환경정보의 생산은 세계의 여러기관에서 다양한 형태로 제공되므로 상이한 자료를 서로 비교 분석하여 정확성과 해상도가 우수하면서 최적항로 선정에 유용한 자료를 선택하였으며, 실시간으로 이들 자료를 취득하기 위한 인터넷 기반 네트워크를 구축하였다.
운항계획은 실제 항해 일정보다 훨씬 이른 시점에 수립되므로 항로 계획 수립시에는 예정 항로 상의 실시간 해양환경정보가 부재하므로 오랜기간에 걸쳐 축적된 해양환경 데이터베이스로부터 항로 지점의 연중 동일 시기의 통계적 해양환경 분포정보를 파악하여 운항 계획을 수립하는 것이 필요하며, 이를 위해 해양환경의 통계적 분포정보 및 처리기술의 구축이 필요하다. 선박의 실제 운항에서는 일정 기간의 해양환경정보가 이용 가능하므로 실시간 예보정보에 기초하여 운항 계획을 수정하고 이로부터 최적항로를 선정하기 위해서는 실시간 예보정보의 처리 및 화상구현시스템의 구축이 필요하다.
본 발명은 전술한 필요에 의해 안출한 것으로 대양을 운항하는 선박의 예정항로에 대해 장기간의 과거자료에 기초한 통계적 해양환경 분포정보와 원격탐사 기술과 시뮬레이션에 의해 얻어지는 실시간 해양환경정보를 제공하기 위한 해양환경정보의 취득, 정보추출, 전송 및 화상구현 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 항해관련 핵심 해양환경정보인 바람, 파랑, 조류 및 기상정보의 데이터베이스를 구축하고 이로부터 통계적 특성치를 분석하는 알고리듬, 인터넷 기반의 실시간 정보 취득시스템과 취득된 정보의 화상구현을 위한 처리알고리듬, 처리가공된 해양환경정보를 운항자가 계획하는 항로상에서 컴퓨터 단말기를 통해 화상으로 손쉽게 확인할 수 있는 화상구현시스템 및 선박과 육상기지국과의 자료송수신 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템에 있어서, 항해지원용 해양환경정보들을 공급하는 해양 데이터 공급자는 항해지원용 해양환경정보들을 인터넷을 통해 해양환경정보들을 취득할 수 있는 중앙처리센터에 공급하고, 중앙처리센터의 해양환경정보 처리프로그램은 매일 1회이상 항해지원용 해양환경정보를 압축풀기, 형식변환, 화상구현용 그림파일 생성, 위성전송용 파일생성 및 전송의 과정을 정해진 시간에 자동으로 진행시키며, 중앙처리센터는 실시간으로 취득처리한 항해지원용 해양환경정보를 통신위성을 통해 선박탑재 해양환경정보 화상구현장치로 전송하며, 선박탑재 해양환경정보 화상구현장치는 최적항로 선정을 위한 항로계획 편집기능과 선박 경유지점을 GUI 화면 지도위에 마우스로 클릭하여 좌표를 직접 입력하는 예정항로의 입력기능을 화상으로 구현하는 디스플레이 장치로 구성된다.
이하 본 발명의 구성에 대하여 다음의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템의 구성도를 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 해양 데이터 공급자(110, 112)는 항해지원용 해양환경정보들을 인터넷(120)을 통해 중앙처리 센터(130)에 공급한다. 이와 같은 해양 데이터 공급자(110, 112)의 예로는 유럽중기상예측센터(ECMWF), 미해군해양연구소(NAVO), 미국기상연구소(NCAR), 미국해양기상청(NOAA) 등과 같은 기관들이 있다.
중앙처리센터(130)는 이와 같이 인터넷(120)을 통해 실시간으로 수신한 항해지원용 해양환경정보를 가공하여 위성지구국(140, 142) 및 통신위성(150, 152)을 통해 선박(160)에 설치된 화상구현장치(170)에 전송한다.
위성지구국(140)은 태평양/인도양 방면의 상공을주회하는 IMMASAT-C와 같은 통신위성(150, 152)들과 통신하여 중앙처리센터(130)에서 처리된 해양환경정보를 선박(160)의 화상구현장치(170)로 전송한다.
이와 같이 전송된 해양환경정보들이 화상구현장치(170)에 수신되면, GUI 환경으로 항해자가 이 정보를 바탕으로 안전하게 쉽라우팅(Ship Routing)할 수 있게 된다.
해양자료는 취득원의 종류에 따라 서로 상이한 자료 형식을 지니고 있기 때문에, 각각의 특성에 맞게 해석 방법을 달리하여 가공하고 해석할 필요가 있으며, 사용자가 효과적으로 유용한 정보를 추출할 수 있도록 상이한 특성을 갖는 모든 자료에 대해 대상해역에서 동일한 형식과 해상도를 갖도록 내삽법을 적용하였고, 화상 구현시 등고선, 다색 그라데이션(gradation) 및 심볼의 조합을 사용하여 서로 다른 물리적 특성을 표현함으로써 현장에서 이를 용이하게 활용할 수 있도록 하였다.
가공된 해양정보를 원격지에 위치한 선박(160)에 송신하기 위해서 IMMARSAT 또는 저궤도 위성통신을 활용하기 위하여 전술한 바와 같은 시스템을 구축하고, 운항 선박(160)에도 위성으로부터 해양정보를 수신할 수 있는 상응하는 수신시스템을 설치 운용한다.
도 2는 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 취득처리하는 프로그램의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 화상으로 구현한 일실시예를 나타낸 도면이며, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 항해지원용 항로계획 수립을 위한 항로편집하는 것을 구현한 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 운항경로에서의 해양환경정보 종합 도표의 일실시예를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 그림으로 표현한 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 개시한다. 해양환경정보는 시간적으로 분류하면, 과거 관측자료 데이터베이스에 기초한 통계적 분포정보와 현재 관측자료 시뮬레이션에 기초한 실시간 예보정보로 구성되며, 통계적 분포는 평균값, 최대값, 임의 년주기 기대 최대값을 표현할 수 있고, 실시간 예보는 6시간 이내의 간격으로 5일 이상의 예보치를 포함하여 구성된다.
또한 해양환경정보는 바람, 파랑, 기압, 조류 정보로 구성되며, 바람은 풍향과 풍속을 성분으로 하고, 파랑은 풍파, 너울, 종합파를 성분으로 하되 각각에 대해 유의파고, 평균파향, 평균파주기를 포함하며, 기압은 압력을 성분으로 하되 저기압, 고기압 및 폭풍 정보를 포함하고, 조류는 유향(流向)과 유속(流速)을 성분으로 한다.
이와 같은 해양환경정보를 수신한 선박(160)의 화상구현장치(170)는 해양환경정보를 통계적으로 분석하고, 이와 같이 통계적으로 분석된 데이터는 해양환경 분포정보와 원격탐사 기술과 시뮬레이션에 의해 얻어지는 실시간 해양환경정보를 바탕으로 데이터베이스로 구축된다. 이를 토대로 쉽라우팅시에 기상예보가 가능하며, 이를 화상정보로 디스플레이시켜 쉽라우팅의 안전성을 높일 수 있다.
전술한 화상구현프로그램은 선박이 최적으로 쉽라우팅하기 위한 항로계획 편집기능을 보유하며, 예정항로의 입력은 지도위에 경유지점을 도 3에 도시된 화면 또는 도 6에 도시된 화면에 마우스로 클릭하여 선택하거나, 좌표의 직접입력이 가능하고, 입력된 항로에 대해서는 경유지점 각각에 대해 예정 도착시간이 선박의 운항속도 및 해양환경정보를 고려하여 계산하며, 각각의 경유지점에서 통계적 분포정보와 실시간 예보정보를 도식적으로 제공함으로써 해양환경정보에 기초한 최적항로 선정이 가능하도록 하였다.
해양환경정보 취득처리프로그램은 매일 1회이상 전세계 모든 해양의 해양환경정보를 해양 데이터 공급자(110, 112), 인터넷(120), 중앙처리센터(130), 위성지구국(140, 142) 및 통신위성(150, 152)을 통해 일정시간 간격으로 자동으로 수신하며, 도 2에 도시된 화면에서와 같이 수신자료의 압축풀기, 형식변환, 화상구현용 그림파일 생성, 위성전송용 파일생성 및 전송의 전과정을 정해진 시간에 자동으로 진행하여 인력의 최소화가 가능하다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 해양환경정보 화상구현프로그램은 해양환경정보를 지도위에 보여주는 주화면, 주화면의 시간, 구성 및 표현방식을 선택할 수 있게 하는 옵션 선정화면, 주요 운항 경로상의 각종 정보를 표의 형태로 보여주는 정보창, 관심 해역을 선택할 수 있는 세계 지도창, 프로그램 기능들의 목록을 보여주는 메뉴바, 자주 사용하는 기능들을 아이콘화한 도구창으로 구성된다.
또한, 해양환경정보의 화상구현은 다색 그라데이션, 등고선, 심볼의 조합으로 표현이 가능하다.
도 7은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 수신하여 실시간 예보하는 단계를 나타낸 순서도이다.
해양 데이터 공급자(110, 112)는 항해지원용 해양환경정보들을 인터넷(120)을 통해 중앙처리센터(130)에 공급한다(단계 702).
중앙처리센터(130)의 해양환경정보 취득처리프로그램은 매일 1회이상 상기 항해지원용 해양환경정보를 압축풀기, 형식변환, 화상구현용 그림파일 생성, 위성전송용 파일생성 등의 과정을 정해진 시간에 자동으로 진행한다(단계 704).
중앙처리센터(130)는 이와 같이 인터넷(120)을 통해 실시간으로 수신한 항해지원용 해양환경정보를 통신위성(150, 152)을 통해 선박(160)의 화상구현장치(170)로 전송한다(단계 706).
단계 706에서 수신한 해양환경정보를 수신한 선박(160)의 화상구현장치(170)는 해양환경정보를 통계적으로 분석하고 데이터베이스화하며, 이와같은 데이터베이스와 함께 실시간 관측정보를 입력함으로써, 선박의 항로에 있는 지역의 일기예보가 가능하도록 하며, 최적항로로 쉽라우팅하기 위한 항로계획 편집기능을 보유한다. 예컨대, 항로 편집기능의 실시예로서는 데이터베이스화된 정보들을 GUI 환경으로 디스플레이시킴으로써, 예정항로의 입력을 GUI 환경으로 나타난 지도위에 경유지점을 마우스로 클릭하여 선택하거나, 좌표의 직접입력이 가능한 화상으로 구현하도록 한다(단계 708).
본 발명은 오랜 기간에 걸쳐 축적된 통계적 해양환경 분포정보와 실시간 해양환경정보를 원양을 항해하는 선박에 실시간으로 제공함으로써 항해자로 하여금 사전에 예정항로의 항해조건을 분석하여 경제적인 최적의 항로 선정이 가능하게 하고, 항해시 발생 가능한 위험상황에 대비할 수 있도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 해양환경정보는 각종 자율운항 및 제어시스템의 기초 입력자료로서 활용이 가능하므로 효율적인 정보의 취득, 해석 및 가공기술의 개발과 관련 운용시스템을 구축함으로써, 디지털 선박의 자동화 및 무인화를 촉진시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템의 구성도를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 취득처리하는 프로그램의 일실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 화상으로 구현한 일실시예를 나타낸 도면.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 항해지원용 항로계획 수립을 위한 항로편집하는 것을 구현한 일실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 운항경로에서의 해양환경정보 종합 도표의 일실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 그림으로 표현한 일실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 항해지원용 해양환경정보를 수신하여 실시간 예보하는 단계를 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
110, 112 : 해양 데이터 공급자 120 : 인터넷
130 : 중앙처리센터 140, 142 : 위성지구국
150, 152 : 통신위성 160 : 선박
170 : 화상구현장치
Claims (5)
- 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템에 있어서,상기 항해지원용 해양환경정보들을 공급하는 해양 데이터 공급자는 항해지원용 해양환경정보들을 상기 인터넷을 통해 상기 해양환경정보들을 취득할 수 있는 중앙처리센터에 공급하고,상기 중앙처리센터의 해양환경정보 처리프로그램은 매일 1회이상 상기 항해지원용 해양환경정보를 압축풀기, 형식변환, 화상구현용 그림파일 생성, 위성전송용 파일생성 및 전송의 과정을 정해진 시간에 자동으로 진행시키며,상기 중앙처리센터는 실시간으로 취득처리한 상기 항해지원용 해양환경정보를 통신위성을 통해 선박탑재 해양환경정보 화상구현장치로 전송하고,상기 선박탑재 해양환경정보 화상구현장치는 선박운항 예정항로의 해양환경정보를 그림 및 도표로 나타내는 기능과 최적항로 선정을 위한 항로계획 편집기능을 화상으로 구현하는 디스플레이 장치를 특징으로 하는 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 화상구현장치 화면은,지도위에 정보를 보여주는 주화면과;주화면의 시간, 구성 및 표현방식을 선택할 수 있게 하는 옵션 선정화면,주요 운항 경로상의 각종 정보를 표의 형태로 보여주는 정보창과;관심 해역을 선택할 수 있는 세계 지도창, 프로그램 기능들의 목록을 보여주는 메뉴바와;자주 사용하는 기능들을 아이콘화한 도구창을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 최적항로 편집기능은,선박 경유지점을 GUI 화면 지도위에 마우스로 클릭하여 좌표를 직접 입력하고,입력된 항로에 대해서 경유지점의 도착 예정시간이 선박의 운항속도를 고려하여 계산되며,경유지점에서 통계적 분포정보와 실시간 예보정보를 도식적으로 제공하여 최적항로 선정이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 항해지원 해양환경정보 실시간 예보 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 해양환경정보는,과거 관측자료 데이터베이스에 기초한 통계적 분포정보와 현재 관측자료 시뮬레이션에 기초한 실시간 예보정보로 구성되며, 통계적 분포는 평균값, 최대값, 임의 년주기 기대 최대값을 포함하고, 실시간 예보는 6시간 이내의 간격으로 5일 이상의 예보치를 제공하는 것을 특징으로 하는 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 통계적 분포정보 및 실시간 예보정보는 바람, 파랑, 기압, 조류 정보로 구성되며,상기 바람은 풍향과 풍속을 성분으로 하고,상기 파랑은 풍파, 너울, 종합파를 성분으로 하되 각각에 대해 유의파고, 평균 파향, 평균파주기를 포함하며,상기 기압은 압력을 성분으로 하되 저기압, 고기압 및 폭풍 정보를 포함하고,상기 조류는 유향과 유속을 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 항해지원용 해양환경정보 실시간 예보 시스템.
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ID=37251133
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