KR20120138129A - ＡｔｏＮ ＡＩＳ의 메시지 전송 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 AtoN AIS의 메시지 전송 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 AAtoN AIS(Aids to Navigation Automatic Identification System)의 해양환경과 선박 통항 모니터링 및 항해안전정보 제공을 위한 인터페이스 및 통신프로토콜에 관한 AtoN AIS의 메시지 전송 방법은 IEC 61162 문장 규격에 따라 설계된 통신 프로토콜을 통해 AtoN AIS의 설정을 변경하는 단계를 포함하고, 설정을 변경하는 단계는, AtoN AIS의 전송모드, 메시지 송신주기 및 송신 슬롯 중 적어도 하나를 변경하는 단계, AtoN AIS의 해상 위치를 설정하는 부이의 위치 이탈 또는 표류시 경보 메시지 발생 기능을 설정하는 단계, AtoN AIS의 식별부호(MMSI : Maritime Mobile Service Identify)를 설정하거나 변경하는 단계, AtoN 설비의 데이터를 수신하여 육상국으로 중계하는 기능을 설정하는 단계, 그리고 AtoN AIS의 전자 해도 상의 위치를 설정하고, 송수신 채널, AtoN AIS의 타입을 변경하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함한다.

Description

ＡｔｏＮ ＡＩＳ의 메시지 전송 방법 {Method Sending Message Of AtoN AIS}
본 발명은 AtoN AIS의 메시지 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항로표지 종합관리시스템의 구축에 있어서 AtoN AIS의 해양환경과 선박통합 모니터링 및 항해 안전정보의 제공을 위한 인터페이스 및 통신프로토콜에 따른 메시지 전송 방법에 관한 것이다.
AIS 탑재선박의 증가와 함께 근래에는 도 1에 도시된 바와 같이, AIS를 연안의 육상국, 무인등대, 부표, 해상시설물 등의 시설에 적용하여 주변을 항해하는 선박에게 안전항로 및 항해안전 정보를 제공하는 방안이 최상의 방법으로 평가되고 있으며, 여러 나라에서 AtoN AIS의 항로표지시스템을 구축하고 있다.
AtoN AIS는 선박에 탑재된 AIS 장비와 같이 GPS를 사용하여 고정 위치를 측정하고 메시지 내에 위치정보를 포함하여 AIS가 탑재된 선박에 송신하며, 전파통달 범위 내에 있는 AtoN AIS로부터 해상정보를 수신하고, 네트워크를 통하여 운용관리센터로 전송한다.
한편, 최근 들어 AtoN AIS의 구현을 위해, 설치된 무인시설의 관리항목 및 항해 안전에 필요한 각종 정보에 대한 충분한 분석과, 이를 토대로 선박의 안전항해를 지원하는 부가적 성능을 발휘할 수 있도록 제어감시, 정보전송 및 관리 프로그램 등에 대한 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명은 항로표지 종합관리시스템의 구축에 있어서, AtoN AIS의 구현을 위해 기설치된 무인시설의 관리 항목 및 항해안전에 필요한 각종 정보들의 충분한 분석과 이를 토대로 선박의 안전항해를 지원하는 부가적 성능을 발휘할 수 있도록 제어감시, 정보전송 및 관리프로그램 등에 대한 기술개발의 요구에 따라, AtoN AIS의 해양환경과, 선박 통합 모니터링 및 항해안전 정보의 제공을 위한 인터페이스 및 통신 프로토콜에 따른 메시지 전송 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 AtoN AIS(Aids to Navigation Automatic Identification System)의 해양환경과 선박 통항 모니터링 및 항해안전정보 제공을 위한 인터페이스 및 통신프로토콜에 관한 AtoN AIS의 메시지 전송 방법은 IEC 61162 문장 규격에 따라 설계된 통신 프로토콜을 통해 상기 AtoN AIS의 설정을 변경하는 단계를 포함하고, 상기 설정을 변경하는 단계는, 상기 AtoN AIS의 전송모드, 메시지 송신주기 및 송신 슬롯 중 적어도 하나를 변경하는 단계; 상기 AtoN AIS의 해상 위치를 설정하는 부이의 위치 이탈 또는 표류시 경보 메시지 발생 기능을 설정하는 단계; 상기 AtoN AIS의 식별부호(MMSI : Maritime Mobile Service Identify)를 설정하거나 변경하는 단계; AtoN 설비의 데이터를 수신하여 육상국으로 중계하는 기능을 설정하는 단계; 및 상기 AtoN AIS의 전자 해도 상의 위치를 설정하고, 송수신 채널, 상기 AtoN AIS의 타입을 변경하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 선박의 교통을 관리하는 관할구역이 항계내에서 연안해역으로 확대되는 개념으로 변해가는 추세에서, 연안해역의 교통량과 해운, 수산 및 해양산업의 발전에 따른 해난 사고로 인한 인명 및 환경피해의 심각성이 증대됨에 따라 선박의 안전항해와 항만 출입 선박의 안전확보를 위한 원조시설로서 AIS를 육상국, 무인등대, 부표, 해상 시설물 등의 항로표지에 도입 설치하여 이에 대한 관리 운영 및 유지보수를 효율적으로 할 수 있다.
즉, 무인화로 운용, 유지, 관리 및 확인 등이 어려운 항로표지 및 항해안전시설에 AIS를 적용하여 실시간으로 해양환경 및 해상의 교통상황 정보를 육상국에 제공할 수 있고, 항로표지 시설의 원격관리는 물론 주변의 항해 선박들에게 해상안전 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 AtoN AIS를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AtoN AIS를 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 제어모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4는 데이터 전송 포맷을 설명하기 위한 도면.
도 5는 데이터 송수신을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 모니터 프로그램을 설명하기 위한 도면.
도 7은 데이터 송신 화면을 설명하기 위한 도면.
도 8은 데이터 수신 화면을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 AtoN AIS의 메시지 전송 방법을 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AtoN AIS를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 3은 제어모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 데이터 전송 포맷을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 데이터 송수신을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 모니터 프로그램을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 데이터 송신 화면을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 데이터 수신 화면을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 AtoN AIS(Aids to Navigation Automatic Identification System)는 제어부(110) 및 센서 인터페이스부(120)를 포함한다.
제어부(110)는 데이터 처리부(111) 및 송수신 제어부(112)를 포함하고, 데이터 처리와 송수신 제어 기능을 수행한다.
예컨대, 데이터 처리부(111)는 각종 환경 센서(130, 기상 센서, 해양 센서 등)로부터 데이터를 취득하고, 취득된 데이터를 송신메시지 형식에 맞춰 처리하여 송수신 제어부(112)에 전달한다.
송수신 제어부(112)는 AIS의 수신데이터를 분석하여 다음 단계의 송신 데이터를 작성하고, 통신 프로토콜의 형식에 따라 AIS에 송신메시지를 제공한다.
센서 인터페이스부(120)는 AtoN(Aids to Navigation)의 필요에 따라 RF출력, 전원상태, 등명기의 동작 그리고 각종 환경 센서(130), 예컨대 온도, 기압, 풍향, 풍속, 수온, 파고 등의 환경 센서를 부가한다.
제어부(110)는 현재 상태 조회명령, 기능정지명령, 기능복구명령 등의 제어 기능과, 일차전원전압, 이차전원전압, 일차전원전류, 이차전원전류, 등명기의 상태 및 점등주기의 변경, 작동개시/작동유지 시간 등의 감시 기능을 수행하며, 통신부(140), 예컨대 RS-232C 통신 포트를 사용하여 관리부(150), 즉 제어/관리 프로그램과 통신한다.
제어부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 설계될 수 있고, ATmega128을 이용하여 명령신호를 분석하고 옵션으로 추가된 기능에 따라 원격제어 명령을 수행한다. 여러 가지 동작상태 및 해양환경의 센싱에는 고분해능의 A/D 컨버터를 이용한다.
본 발명에서 통신 프로토콜은 표 1과 같고, AtoN AIS의 설정을 변경하는 내용으로 IEC 62320-2 내부 문서인 IEC 61162 문장의 규격을 따른다.
IEC Record Description
AAR Configure broadcast rates for AtoN Station message Command
ACE Extended general AtoN Station configuration command
ACF General AtoN Station configuration command
AID MMSI configuration for commend
예컨대, AAR 프로토콜을 통해 AIS의 FATDMA 또는 RATDMA 전송모드 그리고 메시지 송신주기와 송신슬롯을 변경할 수 있고, Message21의 ACE 프로토콜을 통해 해상에서 AtoN AIS의 고정된 위치를 설정하는 부이가 이탈 또는 표류할 경우 경보메시지를 발생하도록 하는 기능을 부여하며, AID 프로토콜을 통해 AtoN AIS의 식별부호(MMSI)를 설정 또는 변경할 수 있으며, AtoN AIS의 중계기능을 설정할 수 있다.
여기서 중계기능이란 전파 음영 지역에 있는 AtoN 설비의 데이터를 수신하여 육상국으로 중계하는 것이다.
또한, ACF 프로토콜을 통해 AtoN AIS의 전자 해도상 위치(위도, 경도)를 설정과 함께 송수신 채널뿐만 아니라 AtoN AIS의 타입을 동시에 변경할 수 있다.
본 발명에서 메시지전송은 도 4에 도시된 바와 같이, ABM(Addressed Binary Message), BBM(Broadcast Binary Message) 문장을 통하여 송신하고, 데이터 송수신은 도 5에 도시된 바와 같으며, 전송메시지의 패킷은 데이터에 따라 가변의 길이를 갖고, AtoN AIS의 점유슬롯은 표2와 같이 1부터 3까지이다.
본 발명에서 전송할 수 있는 최대 bit는 768bit(256bit x 3slot)이고, 실제 전송 bit는 전체 버퍼 120bit와 start flag bit, CRC 제어 64bit를 제외한 584bit이며, 가변길이 메시지에 요구되는 bit 채우기는 패킷형식과 관련하여 매우 중요하다.
Slot Max data bit Stuffing bit Total buffer
bit
1 136 36 56
2 364 68 88
3 584 100 120
본 발명에서 ABM 송신프로토콜은 AtoN AIS의 주소지정 메시지 6번과 안전관련 메시지 12번 전송시에 사용되고, ITU-R M.1371의 메시지ID 6, 12번을 지원하고 목적지 MMSI(Maritime Mobile Service Identity, 해상이동업무식별번호)와 데이터를 포함한다.
BBM 송신프로토콜은 AtoN AIS에서 방송용으로 2진 메시지 8번과 안전관련 메시지 14번의 전송시에 사용된다.
AtoN AIS는 해양환경 센서로부터 취득한 데이터를 메시지 6, 8번을 이용하여 전송한다.
본 발명에서 AtoN AIS, 즉 제어부(110)를 통해 취득된 기상정보 및 표지설비의 상태정보는 운용관리센터의 운용프로그램과 연동되어 디스플레이되며, 제작된 설정프로그램을 사용하여 AtoN AIS의 제어부(110)를 통신으로 원격설정 및 변경하고 정보를 전송하며, 도 6에 도시된 바와 같이 제작된 모니터 프로그램을 사용하여 AtoN AIS으로부터 수신된 정보를 수집, 분석, 처리, 표시한다.
여기서 제작된 프로그램은 Visual C++ 언어 기반의 Lab-Windows_CVI 프로그램을 사용하여 개발된 것으로서, 운용관리센터에서 통신에 의한 무선원격으로 설정, 변경 및 AtoN의 reset 동작이 가능하도록 한 것이며, 실시간 AtoN의 정보를 모니터링하는 것으로 설비의 동작, 이탈 등의 제반 상태를 감시하는 기능을 강화시켜 효율적으로 관리하도록 한 것이다.
이하에서 실험을 통해 전술한 바를 보다 구체적으로 설명하면, 실내환경에서 임의로 모국과 자국을 설정하고 모국 및 자국의 AtoN AIS로부터 등 부표의 위치, 등명기의 점멸상태, 장비의 전원 및 메시지 송수신 상태 등을 실시간으로 제어감시 동작을 확인하며, 외부로의 전파 발사를 억제하기 위해 RF 송수신부에 dummy 안테나를 사용하고, 도 7에 도시된 바와 같이 AtoN AIS 장비의 기상관련 메시지 8의 전송을 예로 들어 실험을 진행하며, 파라미터의 응용 식별자를 포함한 2진 데이터 936bit의 전송을 위해 임의의 문자 「ABC」를 입력한다.
예컨대, 모국 모니터 화면에서 메시지 8 전송을 설정한 후 송신 데이터 창에「ABC」를 입력한다. 이처럼 모니터 프로그램을 통해 입력된 ABC 데이터는 모국의 모니터 프로그램과 자국의 AIS 간 통신프로토콜 포멧의 데이터에 포함된다.
한편, AIS 장치는 6bit IEC 61162-1 ASCII 문자를 사용하므로 데이터를 변환해야 한다. 즉, 입력된「ABC」 데이터는 변환과정을 통하여 「123」으로 변환되고, 변환된 메시지 8 데이터는 BBM 프로토콜에 포함되므로 모니터프로그램에서 메시지 8번 「ABC」입력데이터는 BBM 프로토콜의 데이터 필드에 「123」으로 변환되어 전송된다.
BBM 문장을 통하여 송신된 데이터는 도 8에 도시된 바와 같이, 수신측 VDM(VHF Data Link Message) 문장을 통해 확인할 수 있고, 데이터변환 과정에 의해 수신데이터는 「ABC」가 아닌 전혀 다른 문장으로 수신되므로 이 데이터를 분석하여 송신된 「ABC」데이터가 수신된 것을 확인할 수 있다.
또한, 수신 데이터에는 메시지의 정보를 포함하고 있는 메시지 헤더가 있어서 송신된 데이터가 올바르게 전송되더라도 수신 측에서 디코딩시 변환데이터의 bit와 섞여 엉뚱한 데이터가 출력될 수 있으므로, 수신데이터 분석시 헤더를 제외한 데이터 필드의 2진 bit를 해석하여 표시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선박의 교통을 관리하는 관할구역이 항계내에서 연안해역으로 확대되는 개념으로 변해가는 추세에서, 연안해역의 교통량과 해운, 수산 및 해양산업의 발전에 따른 해난 사고로 인한 인명 및 환경피해의 심각성이 증대됨에 따라 선박의 안전항해와 항만 출입 선박의 안전확보를 위한 원조시설로서 AIS를 육상국, 무인등대, 부표, 해상 시설물 등의 항로표지에 도입 설치하여 이에 대한 관리 운영 및 유지보수를 효율적으로 할 수 있다. 즉, 무인화로 운용, 유지, 관리 및 확인 등이 어려운 항로표지 및 항해안전시설에 AIS를 적용하여 실시간으로 해양환경 및 해상의 교통상황 정보를 육상국에 제공할 수 있고, 항로표지 시설의 원격관리는 물론 주변의 항해 선박들에게 해상안전 정보를 제공할 수 있다.
이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 제어부 120 : 센서 인터페이스부
130 : 각종 환경센서 140 : 통신부
150 : 관리부

Claims (2)

  1. AtoN AIS(Aids to Navigation Automatic Identification System)의 해양환경과 선박 통항 모니터링 및 항해안전정보 제공을 위한 인터페이스 및 통신프로토콜에 관한 AtoN AIS의 메시지 전송 방법에 있어서,
    IEC 61162 문장 규격에 따라 설계된 통신 프로토콜을 통해 상기 AtoN AIS의 설정을 변경하는 단계를 포함하고,
    상기 설정을 변경하는 단계는,
    상기 AtoN AIS의 전송모드, 메시지 송신주기 및 송신 슬롯 중 적어도 하나를 변경하는 단계;
    상기 AtoN AIS의 해상 위치를 설정하는 부이의 위치 이탈 또는 표류시 경보 메시지 발생 기능을 설정하는 단계;
    상기 AtoN AIS의 식별부호(MMSI : Maritime Mobile Service Identify)를 설정하거나 변경하는 단계;
    AtoN 설비의 데이터를 수신하여 육상국으로 중계하는 기능을 설정하는 단계; 및
    상기 AtoN AIS의 전자 해도 상의 위치를 설정하고, 송수신 채널, 상기 AtoN AIS의 타입을 변경하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것
    인 AtoN AIS의 메시지 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정을 변경하는 단계는 상기 통신 프로토콜에 따른 ABM(Addressed Binary Message) 또는 BBM(Broadcast Binary Message) 문장을 통해 메시지를 송수신하여 상기 AtoN AIS의 설정을 변경하는 단계이고,
    상기 메시지의 송수신은 상기 AtoN AIS의 주소지정 메시지 6번과 안전관련 메시지 12번을 사용한 송신, 상기 AtoN AIS에서 방송용으로 2진 메시지 8번과 안전관련 메시지 14번을 사용하여 전송한 메시지의 수신 및 상기 AtoN AIS가 해양환경 센서로부터 취득한 데이터를 메시지 6, 8번을 이용하여 전송한 메시지의 수신 중 적어도 하나를 포함하는 것
    인 AtoN AIS의 메시지 전송 방법.
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