KR20130052287A - Ultra-high speed ship detection method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박 등의 운항시 발생될 수 있는 사고 위험성을 감소시키기 위한 관제 시스템 및 해상안전기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 210km/h 이상의 고속으로 운행할 수 있는 위그선 등과 같은 초고속 선박과 일반 선박을 모두 추적 타겟 분실 없이 적은 계산량으로도 지속적으로 추적하는 초고속 선박 추적 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a control system and a maritime safety technology for reducing the risk of an accident that may occur during the operation of the ship, more specifically, ultra-high speed vessels and general vessels such as a wig ship that can operate at a high speed of 210km / h or more All of the present invention relates to a high speed ship tracking method that continuously tracks even a small amount of calculation without losing a tracking target.
선박 운항 안전을 위한 기술은 선박 자체 뿐만 아니라 육상의 해상교통관제 시스템(Vessel Traffic System;VTS)에서도 매우 중요한 역할을 수행한다. 최근 국제적으로도 e-Navigation을 지향한 최신 IT기술을 반영한 새로운 안전 운항을 지원하기 위한 VTS 기술개발이 진행되고 있다.The technology for ship navigation safety plays a very important role not only in the ship itself but also in the land Vessel Traffic System (VTS). Recently, the development of VTS technology to support new safe operation reflecting the latest IT technology for e-Navigation is progressing internationally.
이러한 변화와 더불어 최근 국내에서는 초고속 선박인, 위그선이 개발되어 운항될 예정이므로 기존의 VTS에서 추적(>70NM = 129 Km/h)할 수 있는 물표의 속도 범위를 벗어나고 있다. In addition to these changes, the domestic high speed vessel, the Wig ship, is scheduled to be developed and operated in recent years, which is beyond the speed range of the target that can be tracked (> 70NM = 129 Km / h) in the existing VTS.
따라서 해당 선박인, 물표의 추적 및 융합 알고리즘(VTS 시스템의 핵심요소)에서 위그선 환경을 고려한 개선된 기술 개발 필요성이 제기되어 왔다.Therefore, there has been a need to develop an improved technology in consideration of the Wig ship environment in the vessel tracking and fusion algorithm (a key element of the VTS system).
여기에서, 고속으로 이동하는 초고속 선박 예를 들어, 위그선은 210Km/h 이상의 고속으로 운행이 가능한 선박이다. 이러한 초고속 선박은 항계 내에서는 130km/h 이하를 유지하도록 권고하고 있지만 실제 긴급상황이나 항계 밖에서는 그 이상의 속도로 운행이 가능하다. Here, the ultra-high speed vessel moving at high speed, for example, the Wig ship is a vessel capable of running at a high speed of 210Km / h or more. These high speed vessels are recommended to be kept below 130 km / h in the harbor, but they can operate at higher speeds outside of the emergency or in the harbor.
이는 위그선이 해경의 순찰선이나 고속이 필요한 응용에 사용될 가능성이 많기 때문이다.This is because the Wig ship is likely to be used for patrol boats in maritime or in applications requiring high speed.
해상교통 관제시스템은 선박의 AIS(Automatic Identification System)의 AIS 메시지로부터 선박의 속도를 센싱하여 획득한 실시간 위치 정보와 다른 센서인 레이더로부터 센싱한 결과를 비 동기적으로 수신하여 융합과정을 통해, 관제 센터에서 이러한 대상의 위치와 궤적을 표시 및 전시하며, 전시되는 대상의 이동을 감시하여 위험상황을 탐지하고 관제함으로서 사고를 예방한다. The maritime traffic control system asynchronously receives real-time positional information obtained by sensing the speed of the vessel from the AIS message of the vessel's AIS (Automatic Identification System) and the result of sensing from the radar, which is another sensor. The center displays and displays the location and trajectory of these objects, and monitors the movement of the objects on display to detect and control dangerous situations to prevent accidents.
한편, 기존의 VTS 시스템에서 초고속 선박을 탐지하기 위해서 다양한 방법이 적용되는 것을 검토할 수 있다.On the other hand, it can be considered that various methods are applied to detect the high speed vessel in the existing VTS system.
이러한 방법에는 레이더 안테나의 주기를 고속으로 조절하는 방법과, 초고속 선박 탐지 전용의 넓은 커버리지 레이더를 별도로 설치하는 방법, 기존의 레이더 기반 추적 시스템에 내재된 추적 알고리즘에서 고속 선박을 탐지할 수 있는 비행기 등 고속 운동모델에 사용되는 IMM(Interactive Multiple Model) 알고리즘으로 전체를 교체하여 추적하는 방법이 있다.These methods include the method of adjusting the period of the radar antenna at high speed, separately installing a wide coverage radar dedicated to high speed ship detection, and an airplane capable of detecting a high speed ship using the tracking algorithm inherent in the existing radar based tracking system. There is an interactive multiple model (IMM) algorithm used in high-speed motion models to replace and track the whole.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허공개번호 10-2009-0009418호(2009.01.23)에 개시되어 있다.
Background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2009-0009418 (2009.01.23).
그러나, 종래의 레이더 안테나의 주기를 조절하는 방법은 레이더의 회전 주기를 고속화시키는 것으로서, 부수적으로 레이더의 회전에 의한 회전열, 상대풍속, 구동부의 수면, 기구 자체의 안정성 저하 등의 문제점이 발생될 수 있다.However, the conventional method for adjusting the period of the radar antenna is to speed up the rotation period of the radar, and as a result, problems such as heat of rotation due to the rotation of the radar, relative wind speed, the surface of the driving unit, and the stability of the mechanism itself may occur. Can be.
또한, 레이더의 회전수를 기존 3초(20RPM(Revolution Per Minute))에서 1초(60RPM)와 같이 더 짧게 줄이면, 추적 알고리즘과 융합처리 등 수식 계산이 많은 알고리즘이 기존 3초 내에 처리하여 디스플레이하다가, 1초 안에 처리하고 디스플레이하여야 하므로, 제때에 계산되지 못하는 경우가 발생될 수 있다. In addition, if the number of revolutions of the radar is reduced to 3 seconds (20 RPM) from 1 second (60 RPM), the algorithm will be displayed within 3 seconds. In this case, it cannot be calculated in a timely manner because it must be processed and displayed within 1 second.
게다가, 초고속 선박으로 인하여 계산량을 처리하지 못하여 시스템이 다운될 수 있으며, 이때에는 가장 많은 사고 발생율을 가지는 소형 선박이 탐지되지 않는 문제가 발생된다. 이는 레이더의 회전이 가속되어 레이더의 빔 패턴인 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency;PRF)에 의해 미세한 물표탐지가 어려워짐으로 인하여 어선 등 소형선박이 탐지되지 않게 되는 것이다. 또한 레이더의 회전수를 1초 단위로 갱신하기 위해서는 추적 알고리즘인 칼만 필터의 계산량을 줄여야 하는 바, 결국 추적 성능이 떨어지는 단순계산의 필터를 적용할 수 밖에 없기 때문에 전체 시스템의 성능이 떨어지는 결과를 초래할 수 있다. 따라서 레이더의 회전수를 바꾸는 방법은 충분한 검증이 요구되는 방법이라 할 수 있다.In addition, the high speed ship may not be able to process the calculations and the system may be down, in which case a small ship having the highest accident rate is not detected. This is because a small vessel such as a fishing boat is not detected due to the acceleration of the rotation of the radar, making it difficult to detect fine water by the pulse repetition frequency (PRF), which is the beam pattern of the radar. In addition, in order to update the number of revolutions of the radar by 1 second, it is necessary to reduce the calculation amount of the Kalman filter, which is a tracking algorithm. Consequently, it is necessary to apply a simple calculation filter that is poor in tracking performance. Can be. Therefore, the method of changing the number of revolutions of the radar can be said to require sufficient verification.
초고속 선박 탐지 전용의 커버리지가 넓은 레이더를 설치하는 방법 또한 위의 레이더 주기를 빠르게 변경시키는 방법의 결과와 같다.The installation of a wide coverage radar dedicated to high speed vessel detection is also the result of the method of rapidly changing the radar cycle.
또한, 비행기 등고속 운동모델에 사용되는 IMM(Interactive Multiple Model) 알고리즘으로 전체를 교체하여 추적하는 방법은 관제 시스템에서 수용해야하는 선박인 물표의 개수가 보통 1500~2000개 정도로 많으므로 현재 관제 시스템에서 처리할 수 있는 계산량의 범위를 벗어나게 되어 모든 선박을 적용하게 되면 시스템 다운까지 진행될 수 있다. In addition, IMM (Interactive Multiple Model) algorithm, which is used for the high-speed aircraft model, tracks the entire system by tracking the number of ships, which are the ships to be accommodated in the control system. If you apply all the vessels out of the range of calculations that can be done, the system can go down.
기본적인 이론에 의하면, 레이더 송수신기에 의해 수신된 불특정 다수의 물표 정보를 분석하여 해당 물표의 운동 특성을 찾아내고, 그로부터 해당 물표에 대한 이후의 운동 상황을 지속적으로 추정하는 방식은 단일 운동 모델기반 추적 필터를 사용할 경우, 실제 표적의 실제 운동이 설계된 운동 모델과 다르면, 필터 성능이 크게 저하되는 문제점이 있다. According to the basic theory, the method of analyzing the unspecified multiple target information received by the radar transceiver to find the motion characteristics of the target, and continuously estimating the subsequent motion status of the target from the single motion model-based tracking filter In this case, if the actual motion of the actual target is different from the designed motion model, there is a problem that the filter performance is greatly reduced.
이에 최근에는 다수의 필터를 결합하는 다수 모델 필터가 제안되었으나, 이러한 방식은 물표가 많은 해상교통관제시스템에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 이에 대부분의 해상교통관제 시스템은 단일 필터 모델을 채용하고 있다. Recently, a multi-model filter that combines a plurality of filters has been proposed, but this method has a problem that is difficult to apply to the marine traffic control system with many targets. Most maritime traffic control systems employ a single filter model.
그러나, 초고속 선박과 같이 운동모델이 항공기 수준인 선박은 단일 필터인 경우 성능이 급격히 떨어지게 되는 문제점이 있다. However, a ship having a motion model such as an ultra high speed ship has a problem in that performance drops sharply when a single filter is used.
따라서 본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 선박으로부터 송출되는 AIS 메시지를 먼저 분석하여 고속 선박인지를 파악한 다음, 해당 정보를 레이더 기반 추적 알고리즘에 선택적으로 적용하고 기존의 저속 일반 선박은 기존의 추적 알고리즘을 그대로 사용하도록 하여 초고속 선박의 탐지율을 높이고 선박 사고를 예방할 수 있도록 한 초고속 선박 추적 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention was devised to improve the above-mentioned problem, and first analyzes the AIS message sent out from the ship to determine whether it is a high-speed vessel, and then selectively applies the information to a radar-based tracking algorithm. The purpose of the present invention is to provide an ultra-high speed vessel tracking method that can increase the detection rate of high-speed vessels and prevent accidents by using existing tracking algorithms.
본 발명의 일 측면에 따른 초고속 선박 추적 방법은 AIS(Automatic Identification System) 기지국으로부터 수신된 AIS 메시지를 이용하여 초고속 선박이 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 초고속 선박이 존재하면, 상기 초고속 선박은 다중 필터 모델을 적용하고, 나머지 선박에는 단일 필터 모델을 적용하여 물표를 선별하여 추적하는 단계; 선별된 상기 초고속 선박에 해당하는 물표의 추적 정보를 생성하는 단계; 및 상기 초고속 선박에 해당하는 상기 물표의 추적 정보를 나머지 물표와 차별화시켜 전시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.An ultra-high speed vessel tracking method according to an aspect of the present invention comprises the steps of determining whether there is a high-speed vessel using the AIS message received from an Automatic Identification System (AIS) base station; If the ultra-high speed ship exists, the ultra-high speed ship applies a multi-filter model, and applies a single filter model to the remaining ships, selecting and tracking a target; Generating tracking information of a target corresponding to the selected high speed vessel; And differentiating and displaying the tracking information of the target corresponding to the ultra-high speed vessel from the remaining targets.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 초고속 선반 추적 방법은 또한 레이더가 미치치 않는 먼 항계 밖에서는 AIS의 주기가 IALA 규정에 의해 최고 속도의 선박에도 최소 2초 간격으로 위치 정보를 전달하게 되어 있다. 그러나 기존 저속 선박인 경우는 이를 적용하여도 오차가 크지 않지만, 고속 선박인 위그선인 경우, 기본 오차에서 속도에 따른 오차가 커져 이를 관제에 적용키 어려운 측면이 존재한다. 따라서 본 특허에서 이를 반영한 고속의 위그선에 적용될 수 있는 고속 AIS 메시지 산출 전송 하여 기존의 관제 방법과 차별화 전시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the ultra-fast lathe tracking method according to an aspect of the present invention is also to transmit the position information at least 2 seconds intervals to the vessel of the highest speed according to the IALA regulation of the cycle of the AIS outside the distant range where the radar is not crazy. However, in the case of the existing low-speed vessels, the error is not large even if it is applied, but in the case of the wig ship, which is a high-speed vessel, there is a side that is difficult to apply to the control because the error according to the speed increases in the basic error. Therefore, the present invention is characterized in that it comprises the step of displaying and differentiating the existing control method by transmitting a high-speed AIS message that can be applied to the high-speed Wig line reflecting this.
본 발명은 초고속 선박의 탐지율을 높여 관제 시스템과 관제사의 혼란을 막고, 사고 위험도를 낮추며, 시스템의 안전성을 확보한다. 이로부터 관제를 처리하는 다양한 관제 프로세서에 안정적으로 활용될 수 있다. The present invention increases the detection rate of the high speed vessel to prevent confusion between the control system and the controller, lowers the risk of accidents, and secures the safety of the system. From this, it can be stably utilized in various control processors for processing the control.
본 발명은 관제사가 초고속 선박의 주변 해상상황을 지속적으로 주시할 필요가 없어 관제사의 피로도를 줄일 수 있다.The present invention can reduce the fatigue of the controller because the controller does not need to keep an eye on the surrounding maritime situation of the high speed vessel.
본 발명은 초고속 선박 궤적과 예측된 위치를 관제사들이 쉽게 파악할 수 있도록 전시하여 관제사가 보다 정확한 관제를 수행할 수 있다.The present invention can display the super-high speed vessel trajectory and the predicted position so that the controller can easily grasp the controller can perform a more accurate control.
본 발명은 선박의 사고에 따른 피해와 사고 발생의 가능성을 종합적으로 고려하여 이에 대한 집중화된 관제를 수행할 수 있도록 유도한다.
The present invention induces to perform a centralized control for this in consideration of the damage and the possibility of accidents caused by the accident of the ship.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a high speed vessel tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of the ultra-high speed vessel tracking method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다. Hereinafter will be described in detail with reference to the accompanying drawings, a high speed vessel tracking device according to an embodiment of the present invention. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 장치의 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of a high speed vessel tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, AIS(Automatic Identification System;AIS) 기지국(10), AIS 메시지 분배기(20), 초고속 선박 탐지기(30), 추적 처리기(40), 융합 처리기(50) 및 관제 전시 처리기(60)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the apparatus for tracking a high speed ship according to an embodiment of the present invention may include an automatic identification system (AIS)
AIS 기지국(10)은 항만이나 도서 등에 다수 개가 설치되어 선박으로부터 전송된 AIS 메시지를 수신하고, 수신된 AIS 메시지를 AIS 메시지 분배기(20)로 전송한다. The AIS
AIS 메시지는 선박을 식별할 수 있도록 하는 식별정보를 포함하며, 식별정보에는 선박명, 선박 타입(type), 위치 정보, 영역 정보 등이 포함된다. 이러한 AIS 메시지를 통해 특정 위치에 존재하는 해당 선박을 파악할 수 있게 된다.The AIS message includes identification information for identifying a ship, and the identification information includes a ship name, a ship type, location information, area information, and the like. Through this AIS message, it is possible to identify the corresponding ship in a specific position.
AIS 메시지 분배기(20)는 적어도 하나 이상의 AIS 기지국(10)으로부터 AIS 메시지를 수신하여 통합하고, 수신한 AIS 메시지를 초고속 선박 탐지기(30) 또는 융합 처리기(50)로 분배한다. The AIS
초고속 선박 탐지기(30)는 AIS 메시지 분배기(20)로부터 AIS 메시지를 수신하고 분석하여 초고속 선박이 존재하는지를 판단한다. The high
즉, 초고속 선박 탐지기(30)는 AIS 메시지가 수신되면, 기 저장된 초고속 선박에 대한 정보를 저장하는 룩업 테이블에서 초고속 선박의 선박명, 선박 타입 등을 참조하여 초고속 선박이 존재하는지를 판단하게 된다. That is, when the AIS message is received, the high
판단 결과, 초고속 선박이 존재하는 것으로 판단하면, 추적 처리기(40)가 초고속 선박에 대한 위치 추적을 수행하도록 한다.As a result of the determination, if it is determined that there is a high speed vessel, the
추적 처리기(40)는 모든 선박의 물표에 위치 추적용 다중 필터 모델을 적용하여 초고속 선박의 물표를 선별한다. The
우선, 추적 처리기(40)는 AIS 메시지의 위치 정보와 영역 정보를 기반으로 초고속 선박이 탐지된 추적 영역의 범위, 즉 유효 측정 영역(Validation Gate;VG)을 증가시킨다. 이와 같이, 유효 측정 영역을 설정하면, 1차 필터링 및 2차 필터링을 거쳐 초고속 선박의 물표를 선별한다.First, the
1차 필터링 과정에서는 AIS 메시지로부터 유효 측정 영역 내에 위치하는 선박의 물표들을 선별한다. 즉 AIS 메시지 중 DGPS(Differential Global Positioning System)의 위치 정보를 통해 해당 선박의 물표의 위치 정보가 유효 측정 영역 내에 위치하는지를 통해 선별될 수 있다. In the first filtering process, the ship's targets located in the effective measurement area are selected from the AIS message. That is, the position information of the target of the corresponding ship may be selected through the position information of the DGPS (Differential Global Positioning System) in the AIS message based on whether it is located in the effective measurement area.
상기한 바와 같이, 1차 필터링을 거친 후에는, 1차 필터링 결과 남아 있는 t선박의 물표에 대한 데이터들로부터 침로, 속력, 물표 형태, 공간 정보(위그선의 경우 수면보다 큼)를 추출하고, 이들 데이터들이 기 설정된 초고속 선박 선별 기준에 적합한지를 판단한다.As described above, after the first filtering, the course, the speed, the shape of the target, and the spatial information (greater than the water surface in the case of the wig) are extracted from the data on the ship's target remaining as a result of the first filtering. It is determined whether the data meets the pre-set vessel selection criteria.
초고속 선박 선별 기준은 초고속 선박으로 선별할 수 있는 기준이 되는 범위를 정의한 값으로써, 침로, 속력, 물표 형태, 공간 정보 각각에 설정된다. The high speed vessel selection criteria are values that define a range that can be selected as a high speed vessel, and are set in each of the course, the speed, the target type, and the spatial information.
따라서, 추적 처리기(40)는 침로, 속력, 물표 형태, 공간 정보 각각을 초고속 선박 선별 기준에 정의된 각각의 범위와 비교하여, 이들 중 적어도 하나 이상의 데이터가 해당 범위에 포함되면, 해당 선박의 물표는 초고속 선박의 물표로 선별될 수 있는 물표에 해당된다.Accordingly, the tracking
이 경우, 2차 필터링 결과 남아 있는 선박의 물표는 복수 개가 될 수 있으며, 이들 중에 적어도 하나 이상이 초고속 선박의 물표로 선별될 수 있을 것이다. In this case, there may be a plurality of targets of the vessel remaining as a result of the secondary filtering, and at least one of them may be selected as the target of the high speed vessel.
이와 같이, 2차 필터링 결과 남은 선박의 물표는 추적 알고리즘을 가속 처리 모델로 변경하고, 해상 추적 알고리즘의 운동 모델을 가속 모델로 처리하여 다중 필터 모델을 적용한다. 여기서, 다중 필터 모델은 칼만 필터 등이 채용될 수 있다. In this way, the remaining ship's target as a result of the secondary filtering changes the tracking algorithm to the acceleration processing model, and applies the multi-filter model by processing the motion model of the sea tracking algorithm as the acceleration model. Here, the Kalman filter or the like may be employed as the multiple filter model.
칼만 필터는 표적의 운동이 설계된 운동 모델과 다를 경우 필터 성능이 크게 저하되는 단일 필터 모델의 문제점을 개선한 것으로서, 다수의 필터들을 결합하여 표적의 운동 상태에 따라 적절한 추적 모델을 선택하여 표적을 추적하게 된다.The Kalman filter improves on the problem of a single filter model where the performance of the target is significantly different when the target's motion is different from the designed motion model.It combines multiple filters to track the target by selecting an appropriate tracking model based on the target's motion. Done.
이러한 칼만 필터는 물표 정보를 분석하여 해당 물표의 운동 특성을 찾고, 이 운동 특성으로부터 해당 물표에 대한 이후의 운동 상황을 지속적으로 추정한다. 이러한 물표 추적은 반복적인 예측과 갱신에 의한 동적 필터링 기법을 통하여 실시간으로 이루어지고, 레이더를 통한 추적에 비해 추적 오차를 최소화할 수 있다. The Kalman filter analyzes the target information to find the movement characteristics of the target, and continuously estimates the subsequent movement state of the target from the movement characteristics. Such tracking is performed in real time through repetitive prediction and dynamic filtering techniques, and tracking errors can be minimized compared to tracking through radar.
칼만 필터의 추정 과정은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. Since the estimation process of the Kalman filter can be easily performed by those skilled in the art, the detailed description thereof is omitted here.
이 경우, 초고속 선박의 물표일 확률이 가장 큰 것을 초고속 선박의 물표로 선별하고, 이 초고속 선박의 물표를 이용해 추적 정보를 갱신하게 된다. 추적 정보에는 초고속 선박의 위치 정보와, 궤도 정보 등이 포함된다.In this case, the most likely to be the target of the high speed vessel is selected as the target of the high speed vessel, and the tracking information is updated using the target of the high speed vessel. The tracking information includes the position information of the high speed vessel, the trajectory information, and the like.
초고속 선박의 물표를 지속적으로 탐지 추적하기 위해서는, 자료결합필터를 적용한다. In order to continuously detect and track the surface of a high speed vessel, a data combining filter is applied.
상기한 2차 필터링은 유효 측정 영역 내의 물표들 중에서 초고속 선박의 물표를 선별하는 방식으로 수행되는바, 이때 유효 측정 영역의 크기는 칼만 필터와 같은 추적 필터에 의해 예측된 오차 공분산에 의해 변화하게 된다. The secondary filtering is performed by selecting a target of a high speed vessel from among the targets in the effective measurement area, where the size of the effective measurement area is changed by the error covariance predicted by a tracking filter such as a Kalman filter. .
이에, 추적 필터의 공분산 정보를 활용하여 자료결합을 수행하고, 자료결합결과 선택된 측정치를 활용하여 다시 추적 필터가 관리중인 추적정보를 갱신하게 된다.Accordingly, data combining is performed using the covariance information of the tracking filter, and the tracking information managed by the tracking filter is updated again by using the selected measurement result.
한편, 추적 처리기(40)는 초고속 선박의 물표를 선별한 후에는, 초고속 선박의 물표를 제외한 나머지 선박의 물표에 대해서는 단일 필터 모델을 적용하여 추적 계산량을 감소시켜 부하를 감소시킨다. On the other hand, the tracking
융합 처리기(50)는 초고속 선박 탐지기(30)를 통해 추적 처리기(40)로부터 수신한 초고속 선박의 물표를 다른 센서 예를 들어, 레이더 시스템 등과 융합하여 초고속 선박의 추적 정보를 관제 전시 처리기(60)에 전달한다. The
이 경우, 융합 처리기(50)는 초고속 선박의 위치 정보를 초고속 선박의 물표 ID와 매핑하여 전달할 수 있다. In this case, the
또한, 추적 처리기(40)가 AIS 메시지를 정상적으로 수신하지 못할 경우에는 융합 처리기(50)가 AIS 메시지 분배기(20)로부터 직접 AIS 메시지를 수신하여 매핑시킴으로써, 초고속 선박의 위치 정보를 생성할 수 있다.In addition, when the tracking
관제 전시 처리기(60)는 초고속 선박을 전시하는 것으로써, 초고속 선박의 물표를 나머지 선박의 물표와 차별화되게 관제사가 손쉽게 초고속 선박을 인지할 수 있도록 한다. 즉, 초고속 선박의 물표의 코스와 이동거리 및 주변 선박을 차별화되게 표시하여 관제사가 즉각적으로 인지할 수 있도록 한다. 또한, 추정 이동 거리를 기존의 추정 이동 거리에 비해 크게 증가시켜 전시하는 것도 가능하다. The
아울러, 초고속 선박과 인접 선박간의 충돌 위험시, 경고 방송 메시지를 AIS 시스템을 통해 초고속 선박 및 인접 선박으로 송출한다.In addition, in case of danger of collision between the high speed ship and the adjacent ship, a warning broadcast message is transmitted to the high speed ship and the adjacent ship through the AIS system.
추가적으로 본 실시예에서는 초고속 선박에서 AIS 메시지를 전송하는 주기를 조절하여 추적 정보의 정확도를 향상시킬 수 있을 것이다.In addition, in this embodiment, the accuracy of the tracking information may be improved by adjusting the period of transmitting the AIS message in the high speed vessel.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 방법을 도 2 를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the ultra-high speed vessel tracking method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 선박 추적 방법의 순서도이다.2 is a flow chart of the ultra-high speed vessel tracking method according to an embodiment of the present invention.
먼저, AIS 기지국(10)은 선박으로부터 AIS 메시지를 수신(S10)하여 AIS 메시지 분배기(20)로 전송한다.First, the
AIS 메시지 분배기(20)는 각 AIS 기지국(10)으로부터 AIS 메시지를 수신하면, 이들 AIS 메시지를 수집 및 통합(S20)하여 초고속 선박 탐지기(30)로 전송한다.When the
초고속 선박 탐지기(30)는 AIS 메시지 분배기(20)로부터 수신한 AIS 메시지의 선박명, 선박 타입 등을 룩업 테이블에 저장된 초고속 선박의 선박명, 선박 타입 등과 비교하여 초고속 선박으로 판단되는 선박이 존재하는지를 판단한다(S30).The ultra-high
초고속 선박 탐지기(30)는 판단 결과, 초고속 선박이 존재하는 것으로 판단되면, 추적 처리기(40)로 위치 정보와 영역 정보를 포함하는 AIS 메시지를 전송한다(S40).As a result of the determination, when the ultra high
추적 처리기(40)는 초고속 선박 탐지기(30)로부터 수신된 위치 정보와 영역 정보를 기반으로 유효 측정 영역을 설정하고 필터 모델을 적용하여 초고속 선박의 물표를 선별한다(S50). The tracking
우선, AIS 메시지 중 DPGS의 위치 정보로부터 유효 측정 영역 내에 위치하는 물표들을 선별하는 1차 필터링 과정을 거친다. First of all, the first filtering process selects the objects located in the effective measurement area from the location information of the DPGS in the AIS message.
1차 필터링 결과, 남아 있는 데이터들로부터 침로, 속력, 물표 형태, 공간 정보를 추출하고, 이들 데이터들이 초고속 선박 선별 기준에 적합한지를 판단하여 초고속 선박 선별 기준에 적합한 초고속 데이터의 물표를 선별하는 2차 필터링 과정을 수행한다.As a result of the first filtering, the second, which extracts the course, speed, object type, and spatial information from the remaining data, determines whether the data are suitable for the high speed vessel selection criteria, and selects the high speed data targets suitable for the high speed vessel selection criteria. Perform the filtering process.
이와 같이 2차 필터링 결과, 남아 있는 선박의 물표에 자료결합필터를 적용하여 초고속 선박의 물표를 정확하게 선별하고 추적 정보를 갱신한다(S60). As a result of the secondary filtering, the data combining filter is applied to the remaining ship's target to accurately select the target of the high speed vessel and update the tracking information (S60).
즉, 2차 필터링은 유효 측정 영역 내의 물표들 중에서 초고속 선박의 물표를 선별해내는 방식으로 수행되는바, 이때 유효 측정 영역의 크기는 칼만 필터와 같은 추적 필터에 의해 예측된 오차 공분산에 의해 변화하게 된다. 이에, 추적 필터의 공분산 정보를 활용하여 자료결합을 수행하고, 자료결합결과 선택된 측정치를 활용하여 다시 추적 필터가 관리중인 추적정보를 갱신하게 된다.In other words, the secondary filtering is performed by selecting the target of the high speed vessel from among the targets in the effective measurement area, where the size of the effective measurement area is changed by the error covariance predicted by a tracking filter such as a Kalman filter. do. Accordingly, data combining is performed using the covariance information of the tracking filter, and the tracking information managed by the tracking filter is updated again by using the selected measurement result.
이 경우, 초고속 선박의 물표일 확률이 가장 큰 것을 초고속 선박으로 최종 선별하고, 초고속 선박의 물표를 이용해 추적 정보를 갱신하게 된다.In this case, the highest probability of being the target of the high speed vessel is finally selected as the high speed vessel, and the tracking information is updated using the target of the high speed vessel.
이후, 추적 처리기(40)는 초고속 선박의 물표를 선별한 후에는, 초고속 선박의 물표를 제외한 나머지 선박의 물표에 대해서는 단일 필터 모델을 적용하여 추적 계산량을 감소시켜 부하를 감소시킨다. After the tracking
이와 같이, 초고속 선박의 위치를 최종 판정하고, 추적 정보를 갱신한 후에는, 융합 처리기(50)는 초고속 선박 탐지기(30)를 통해 추적 처리기(40)로부터 수신한 초고속 선박의 물표를 다른 센서 예를 들어, 레이더 시스템 등과 융합하여 초고속 선박의 추적 정보를 관제 전시 처리기(60)에 전달한다. In this way, after finally determining the position of the ultra-high speed ship and updating the tracking information, the
관제 전시 처리기(60)는 차별화된 방식으로 초고속 선박을 전시(S70)하여 관제사가 손쉽게 식별할 수 있게 된다.The
초고속 선박과 인접 선박간의 충돌 위험시, 경고 방송 메시지를 AIS 시스템(미도시)을 통해 초고속 선박 및 인접 선박으로 송출한다. In case of danger of collision between the high speed ship and the adjacent ship, a warning broadcast message is sent to the high speed ship and the adjacent ship through the AIS system (not shown).
추가적으로 본 실시예에서는 초고속 선박에서 AIS 메시지를 전송하는 주기를 조절하여 추적 정보의 정확도를 향상시킬 수 있을 것이다.In addition, in this embodiment, the accuracy of the tracking information may be improved by adjusting the period of transmitting the AIS message in the high speed vessel.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: AIS 기지국 20: AIS 메시지 분배기
30: 초고속 선박 탐지기 40: 추적 처리기
50: 융합 처리기 60: 관제 전시 처리기10: AIS base station 20: AIS message distributor
30: high speed ship detector 40: tracking processor
50: fusing processor 60: control display processor
Claims (1)
상기 초고속 선박이 존재하면, 상기 초고속 선박은 다중 필터 모델을 적용하고, 나머지 선박에는 단일 필터 모델을 적용하여 물표를 선별하여 추적하는 단계;
선별된 상기 초고속 선박에 해당하는 물표의 추적 정보를 생성하는 단계; 및
상기 초고속 선박에 해당하는 상기 물표의 추적 정보를 나머지 물표와 차별화시켜 전시하는 단계를 포함하는 초고속 선박 추적 방법.
Determining whether a high speed vessel exists using an AIS message received from an Automatic Identification System (AIS) base station;
If the ultra-high speed ship exists, the ultra-high speed ship applies a multi-filter model, and applies a single filter model to the remaining ships, selecting and tracking a target;
Generating tracking information of a target corresponding to the selected high speed vessel; And
And displaying the tracking information of the target corresponding to the ultra-high speed vessel differently from the remaining targets.
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