KR20150019072A - Vhf dsc에 의한 동해권 어업 vms 통신운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 VMS 통신 운용 방법으로, DSC를 호출하고 호출에 응답하는 적어도 하나의 해안국으로부터 응답을 수신하며, 수신된 적어도 하나의 해안국 RSSI값을 획득한 후 RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 크면 적어도 하나의 해안국 중 최대값을 갖는 해안국을 선택하고 나서 해역별 항해 선박을 데이터베이스화하는 것을 그 요지로 한다.

Description

VHF DSC에 의한 동해권 어업 VMS 통신운용 방법 {Method of radio-communications operation of the fishery VMS by VHF DSC in the East sea area}

본 발명은 VMS 통신운용 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 VHF DSC에 의한 동해권 어업 VMS 통신운용 방법에 관한 것이다.

우리나라에서는 GMDSS 대상 선박이 아닌 어선의 통신설비로 전파법령 및 어선법령에서 2010년 12월에 어선설비기준이 개정되어 어선용 무선설비로 규정하고 있다. 5톤 이상의 어선은 해상에서 조난시 자동으로 조난신호를 발사할 수 있는 VHF DSC 설비가 어선법과 선박안전법으로 의무화되어 있으며, 선박안전법에서는 어선의 무선설비 관련 규정 제30조에 “선박의 안전운항을 확보하고 해양사고 발생시 신속한 대응을 위하여 국토해양부령이 정하는 선박의 소유자는 국토해양부장관이 정하여 고시하는 기준에 따라 선박의 위치를 자동으로 발신하는 장치(선박위치발신장치)를 갖추고 이를 작동하여야 한다.”로 되어 있다.

또한, 어선법 제5조의 2에 “어선의 안전운항을 확보하기 위하여 농림수산식품부령으로 정하는 어선의 소유자는 농림수산식품부장관이 정하는 기준에 따라 어선의 위치를 자동으로 발신하는 장치(어선위치발신장치)를 갖추고 이를 작동하여야 한다.” 로 되어 있다.

그런데, 현재로서 소형 어선에서 어선법으로 지정하는 어선위치발신 장치를 해결할 수 있는 방법은 VHF DSC가 유일하며, 다른 방법이 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 동해권의 10개소 VHF DSC 해안국을 대상으로 해상의 통신군 설정과 통신운용 그리고 등록선박의 항해에 따른 권역별 DB구축과 로밍서비스를 실현하기 위한 항적 추적과 수신신호강도 (RSSI : Received Signal Strength Indication) 기법을 병행하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른, VMS 통신 운용 방법은 DSC를 호출하는 단계; 상기 호출에 응답하는 적어도 하나의 해안국으로부터 응답을 수신하는 단계; 수신된 상기 적어도 하나의 해안국 RSSI값을 획득하는 단계; RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 크면 상기 적어도 하나의 해안국 중 최대값을 갖는 해안국을 선택하는 단계; 및 해역별 항해 선박을 데이터베이스화하는 단계를 포함하되, RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 작으면 전자해도를 표출하는 단계; 호출 선박의 항적을 추적하는 단계; 및 추적된 상기 호출 선박이 통신권내 존재하면, 최단거리 해안국을 설정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, DSC를 호출하고 호출에 응답하는 적어도 하나의 해안국으로부터 응답을 수신하며, 수신된 적어도 하나의 해안국 RSSI값을 획득한 후 RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 크면 적어도 하나의 해안국 중 최대값을 갖는 해안국을 선택하고 나서 해역별 항해 선박을 데이터베이스화한다.

국내 법규와 관련하여 국내 연안어선의 해상안전과 해난에 신속하게 대응하는 방안으로 자동위치 발신장치를 의무화하였으며, 간단하게 이러한 기능을 만족하는 VHF DSC를 의무설비로 규정하였다. 특히, 어업용 VMS와 연동되는 감시레이더에 의하여 연안에서 조업하는 타국의 어선 및 의아 선박에 대한 식별을 용이하게 하려는 목적도 포함하고 있다.

현재 어업정보통신국은 하루에 2회 정도 음성호출에 의하여 어선들을 위치보고를 접수하고 있으나, VHF DSC에 의한 자동위치보고 시스템이 완성되면 표-2에 의하여 VHF 통신권에서는 1시간에 1회 이상의 위치보고를 접수할 수 있다. 다만, VHF 통신권을 이탈하여 불감해역으로 항해하는 어선에 대해서는 기존의 SSB로 호출하여 위치보고를 접수하게 되며, 이탈선박이 다시 VHF DSC의 호출에 응답하는 경우에는 RSSI에 의하여 해당 해역의 항해선박으로 DB에 갱신하게 된다.

따라서, 어선의 항해가 가장 많은 연안해역에 대하여 VHF DSC의 운용에 의한 자동위치보고 시스템은 어업 VMS의 기능을 신속하고 정확하도록 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 VHF DSC의 등급을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동해권 VHF DSC의 VMS 네트워크를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 VHF 커버리지의 시뮬레이션을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션에 의한 통신권의 설계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그룹별 호출시간 설계를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신프레임의 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 호출응답 시?스를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신프로토콜 구성을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신해역과 항로추적을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 RSSI의 비교를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 동해안의 VHF 전파환경을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 RSSI 비교에 의한 로밍을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 VMS 통신 운용 설계 방법의 순서도.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 어업 VMS 화면을 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

VHF DSC의 기술적 특성은 ITU-R M. 493에 그리고 조난통신을 비롯한 모든 종류의 통신운용에 대한 절차는 ITU-R M. 541에 권고되어 있다.

VHF DSC의 종류에는 크게 두 가지가 있으며, 국제항해 여객선 및 총톤수 300톤 이상 국제항해 화물선에 해당되는 GMDSS 선박에 적용되는 class-A 타입과 그 외의 선박인 비 GMDSS 선박에 적용되는 class-D 타입으로 나누어져 있다. 따라서 어선에는 class-D 타입의 VHF DSC가 설치되며, class-A와 class-D에 대한 주요 성능비교는 도 1과 같다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 VHF DSC의 등급을 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, Class-D 타입의 경우 전용 안테나가 없이 VHF 송수신 안테나를 겸용으로 사용하기 때문에 음성송신 중에는 DSC 신호를 수신할 수 없다.

DSC 호출응답은 무선전화 통신과 달리 약 0.6초의 단시간에 전송이 종료된다. 또한 VHF DSC 호출응답 채널은 Ch.70 (156.525㎒) 하나로 지정되어 있기 때문에 통신국별로 주파수를 다르게 지정할 수 없다. DSC의 통신권은 VHF 무선전화 통신권과 동일하기 때문에 VHF DSC 통신권 구성 방안은 VHF 무선전화 통신권 구성방안과 동일하게 적용된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동해권 VHF DSC의 VMS 네트워크를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 네트워크는 웹기반의 VoIP 방식으로 구성되며, 서울에 종합관제실 1국, 속초와 포항에 운영국 2국, 주문진, 동해, 후포, 울릉, 울산에 모니터국 5국 그리고 선박통신을 운용되는 10개의 해안국이 설치된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 VHF 커버리지의 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 해상에서의 VHF 통신은 송/수신소 각각의 안테나 높이에 의하여 가시거리 통신으로 규정할 수 있다. 광학적 가시거리의 계산식은 지구등가 반경계수를 K=4/3으로 가정한 경우 다음의 식과 같다.

여기서, D는 가시거리를 나타내고, h1, h2는 각각 송신측 유효안테나 높이(m)와 수신측 유효안테나 높이(m)를 나타낸다. VHF 전파의 통달거리는 수학식 1을 기본으로 예측하며, 안테나의 높이와 GIS 정보를 활용하여 도 3의 커버리지를 시뮬레이션하는 도구를 사용하여 전파환경을 예측한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션에 의한 통신권의 설계를 도시한 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 10개의 해안국은 모두 동일한 VHF Ch.70을 운용하므로 인접한 국사이에 동일시간에 데이터를 전송하면 신호가 충돌되어 서로의 데이터는 신호는 훼손되어 전송이 불가능하게 된다. 그러므로 커버리지 내에서 인접국간 전파가 겹치지 않도록 운용시간을 조절하여야 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그룹별 호출시간 설계를 도시한 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 해안국을 5개의 그룹으로 나누고, 인접국과 운용이 겹치지 않도록 호출시간을 설계한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신프레임의 구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, DSC의 위치보고 통신프레임은 260bit로 구성되며, VHF DSC의 전송속도는 1,200bit 이므로 프레임의 전송시간을 계산하면 0.21667초가 되고, 호출과 응답에서 지연시간을 고려하지 않을 경우에는 약 0.44초가 소요된다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 호출응답 시?스를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신프로토콜 구성을 도시한 도면이다.

DSC 자동응답 모드에서 해안국이 선박국의 호출절차와 선박국의 응답절차에 대한 통신 시?스는 도 7과 같으며, 통신프로토콜에 표기된 문자의 내용은 도 8과 같다.

도 7에 도시한 바와 같이, a)의 경우에는 즉시 응답이 가능한 경우로 선박에서 DSC의 송수절환에 의하여 위치정보로 응답하게 되고, b)의 경우는 수신된 정보의 에러 또는 Ch.70 전파의 사용중으로 응답을 할 수 없을 때이며, 어선의 class-D 형 DSC는 해안국의 재호출을 대기하는 상태로 된다.

ITU-R M. 541의 규정에 따라 선박이 자동으로 DSC의 운용을 지원하는 장치를 탑재하면, 선박국은 자동적으로 종료신호 “BQ"를 가진 확인을 송신해야 한다. 이러한 확인 시퀀스의 전송시작은 완전한 호출시퀀스의 수신 이후, 3 초 이내에 이루어져야 한다. 그리고 해안국의 통화중이 수신된다면 초기 호출로부터 15분의 주기 이내에 호출한 해안국의 재호출을 수신할 수 있어야 한다. 이외에도 해상 VHF 디지털통신의 향상된 성능을 적용할 수도 있으나, 본 발명의 범위는 DSC의 기능 및 class-D의 성능으로 한정된다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신해역과 항로추적을 도시한 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 해안국의 커버리지로 구분하여 해역을 분할한 것으로 해상통신에서 통신권에 해당되며, 직사각형 해역은 75x150㎢를 기준으로 설정하였고, 강원도와 울릉도 해안국간의 커버리지에서 전파가 겹치지 않도록 그룹을 설계하여 운용시간을 조정해야 한다. VHF DSC에 의한 어선의 자동위치발신 시스템은 해안국이 모두 동일한 채널 70을 사용하며, 부근의 모든 해안국은 동시에 선박의 위치정보를 수신하게 되므로 그 중에서 수신신호가 가장 양호한 해안국을 선별하여 통신을 행하는 RSSI 방식을 적용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 RSSI의 비교를 도시한 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 해안국 중에서 가장 양호한 수신신호는 해안국 C의 전파이므로 해당 선박은 해안국 C 해역의 항해선박 DB에 등록되어 통신해역으로 설정된다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 동해안의 VHF 전파환경을 도시한 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 속초 해안국의 전파 커버리지 시뮬레이션에서 해상의 거리에 따라 수신전계 강도가 완만하게 감소하는 형태를 나타내고 있다. 동해안은 섬이 없고 해안선의 단조로움으로 인하여 모든 해안에서 동일한 형태의 특성그래프를 나타내므로 RSSI의 적용에 매우 적합하다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 RSSI 비교에 의한 로밍을 도시한 도면이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 수신전계가 가장 양호한 해안국의 선박 DB에 자동으로 등록되며, 도 12와 같이 인접하는 해안국과 RSSI에 의한 거리정보에서 2개의 원을 도시함으로써 교점으로 선박의 위치를 추적할 수 있다. 선박이 해안으로부터 멀어져서 VHF 통신의 불감해역으로 진입하게 되면 해당선박은 자동으로 이탈선박 DB에 등록이 되고, 이 선박들은 SSB의 호출에 의하여 위치정보를 얻어야 한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 VMS 통신 운용 설계 방법의 순서도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 먼저, DSC를 호출한다(S110).

다음으로, 호출에 응답하는 적어도 하나의 해안국으로부터 응답을 수신한다(S120).

이어, 수신된 적어도 하나의 해안국 RSSI값을 획득한다(S130).

계속하여, RSSI 값과 수신 가능값을 비교한다(S140).

RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 크면 적어도 하나의 해안국 중 최대값을 갖는 해안국을 선택한다(S150).

끝으로, 해역별 항해 선박을 데이터베이스화한다(S160).

여기서, RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 작으면 전자해도를 표출한다(S170).

이어, 호출 선박의 항적을 추적한다(S180). 구체적으로 인접하는 해안국과 RSSI에 의한 거리 정보에서 두 개의 원을 도시하여 그 교점으로 항적을 추적한다.

또한, 추적된 호출 선박이 통신권내 존재하는지 확인한다(S190).

호출 선박이 통신권내 존재하지 않으면, VHF 통신권 이탈선박을 데이터베이스화하고 SSB 호출 선박을 데이터베이스화한다(S195).

여기서, 호출 선박이 통신권내 존재하면, 최단거리 해안국을 설정한다(S200).

도 13에서 어선의 호출에 의한 응답시 해안국과 어선간의 전계강도에 따라 가까운 거리로 판단하여 처리한다. 무선환경은 거리에 매우 민감하여 이를 기준으로 어선을 DSC 호출을 수행할 해안국을 할당하게 된다. 어선의 위치에 의하여 거리측정도 가능하며, 어선의 위도 / 경도에서 해안국과의 거리를 비교하여 로밍 처리하게 된다. 즉, 기존의 VMS는 통신의 전송된 GPS 정보에 의하여 선위를 추적하였으나, 본 발명에서는 RSSI 기법을 적용하여 음성통신중에도 선위를 추적할 수 있으며, 전자해도 상으로 항적을 추적하여 선위를 예측할 수 있는 방법으로 설계하였다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 어업 VMS 화면을 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 전자해도는 국립해양조사원의 S-57 규격을 사용하였다. 자유로운 전자해도의 표출과 함께 호출선박, 해역별 선박, VHF 통신권 이탈선박 등의 DB를 동시에 관리할 수 있도록 설계하였다.

본 발명에 따르면, DSC를 호출하고 호출에 응답하는 적어도 하나의 해안국으로부터 응답을 수신하며, 수신된 적어도 하나의 해안국 RSSI값을 획득한 후 RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 크면 적어도 하나의 해안국 중 최대값을 갖는 해안국을 선택하고 나서 해역별 항해 선박을 데이터베이스화한다.

국내 법규와 관련하여 국내 연안어선의 해상안전과 해난에 신속하게 대응하는 방안으로 자동위치 발신장치를 의무화하였으며, 간단하게 이러한 기능을 만족하는 VHF DSC를 의무설비로 규정하였다. 특히, 어업용 VMS와 연동되는 감시레이더에 의하여 연안에서 조업하는 타국의 어선 및 의아 선박에 대한 식별을 용이하게 하려는 목적도 포함하고 있다.

현재 어업정보통신국은 하루에 2회 정도 음성호출에 의하여 어선들을 위치보고를 접수하고 있으나, VHF DSC에 의한 자동위치보고 시스템이 완성되면 표-2에 의하여 VHF 통신권에서는 1시간에 1회 이상의 위치보고를 접수할 수 있다. 다만, VHF 통신권을 이탈하여 불감해역으로 항해하는 어선에 대해서는 기존의 SSB로 호출하여 위치보고를 접수하게 되며, 이탈선박이 다시 VHF DSC의 호출에 응답하는 경우에는 RSSI에 의하여 해당 해역의 항해선박으로 DB에 갱신하게 된다.

따라서, 어선의 항해가 가장 많은 연안해역에 대하여 VHF DSC의 운용에 의한 자동위치보고 시스템은 어업 VMS의 기능을 신속하고 정확하도록 향상시키는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. DSC를 호출하는 단계;
   상기 호출에 응답하는 적어도 하나의 해안국으로부터 응답을 수신하는 단계;
   수신된 상기 적어도 하나의 해안국 RSSI값을 획득하는 단계;
   RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 크면 상기 적어도 하나의 해안국 중 최대값을 갖는 해안국을 선택하는 단계; 및
   해역별 항해 선박을 데이터베이스화하는 단계
   를 포함하되,
   RSSI값이 수신 가능값보다 크기가 작으면 전자해도를 표출하는 단계;
   호출 선박의 항적을 추적하는 단계; 및
   추적된 상기 호출 선박이 통신권내 존재하면, 최단거리 해안국을 설정하는 단계를 더 포함하는 것
   인 VMS 통신 운용 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 호출 선박의 항적을 추적하는 단계는
   인접하는 해안국과 RSSI에 의한 거리 정보에서 두 개의 원을 도시하여 그 교점으로 항적을 추적하는 것
   인 VMS 통신 운용 방법.

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