KR20150094065A - 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템 - Google Patents

손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 손목착용형 긴급구난장치는, 블루투스 페어링(bluetooth-pairing)을 통해 연결되는 RTCM 수신장치로부터 전송된 RTCM 메시지를 저장부에 저장하며, 블루투스 페어링을 통해 연결된 RTCM 수신장치로부터 일정 시간 동안 RTCM 메시지가 입력되지 않으면 상기 저장부에 저장된 최신의 RTCM 메시지와 GPS 모듈로부터 수신한 GPS 위성신호를 이용하여 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 산출하고, 산출된 위치정보를 포함하는 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스(bluetooth) 모듈을 통해 송출한다.

Description

손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템{WATCH TYPE EMERGENCY RESCUE APPARATUS AND EMERGENCY RESCUE SYSTEM THE SAME}
본 발명은 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DGPS(Differential Global Positioning System)의 RTCM 신호와 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 입력받아 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 생성하고, 긴급 조난 발생 시 오차를 보정한 위치정보를 포함하는 긴급구난 요청신호를 자동으로 송출함으로서 신속하고 정확한 해양 구조가 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.
GPS는 현재 완전하게 운용되고 있는 범 지구위성항법시스템으로 1960년대 미국 국방부에서 사용하기 시작하여 1983년 민간에 개방되었다. 2000년 고의적 오차(SA)가 해제되면서 민간 부분에서 본격적으로 사용하기 시작하였다. 총 31대의 GPS위성이 존재하고 24개의 위성으로 운영되며, 사용자는 4개 이상의 위성신호를 받아 위치를 결정한다. 위성이 보낸 신호의 도달시간차를 이용하여 현재 위치를 결정한다.
위성항법보정시스템(Differential Global Positioning System, DGPS)은 GPS가 위성시계, 궤도, 전리층, 대류층, 다중경로 등의 영향으로 생기는 오차를 줄여주는 역할을 한다. GPS 단말기가 위치오차(10∼30m)를 1m 내외로 정밀하게 측정할 수 있도록 오차보정정보를 생성하여 중파신호를 통해 제공하는 전파항법시스템이다. 우리나라의 경우 위성항법중앙사무소에서 DGPS 기준국, 감시국의 송수신 운영상태를 원격감시 및 제어하고, GPS 오차성분을 관측하여 오차보정정보를 생성하고 이를 이용자에게 제공한다.
우리나라는 해양 DGPS 서비스를 시작으로 이용자가 점차 증가함에 따라 내륙 DGPS 서비스로 확대하여, 1998년부터 2009년까지 해양기준국 11개소(소청도, 팔미도, 어청도, 가거도, 마라도, 거문도, 영도, 호미곶, 울릉도, 주문진, 저진), 내륙기준국 6개소(춘천, 평창, 영주, 충주, 무주, 성주), 감시국 12개소를 설치하여 대한민국 전역에 서비스를 제공하고 있다.
항만 입출항 및 협수로 통항선박의 안전운항과 내륙 측위 서비스 제공을 위해 중앙사무소(대전)와 기준국(RS : Reference Station) 17개소, 감시국(IM : Integrity Monitoring Station) 17개소를 구축, 운영하고 있으며, 기준국과 감시국 위치는 국가위성 기준점으로도 사용되고 있다.
중앙사무소(Central Office)는 전국의 DGPS 기준국(RS)과 감시국(IM)의 운영상태를 실시간 감시, 제어하고 DGPS 이용상황을 실시간 모니터링하고 분석하여 이용자에게 경보메시지를 방송하는 역할을 수행한다.
기준국(Reference Station)은 이미 알고 있는 정확한 위치에서 GPS 위성신호를 수신 후 측정된 거리와 알고 있는 거리를 비교하여 그 오차값을 국제표준포맷(RTCM SC-104)에 따른 RTCM 메시지를 중파신호(283.5~325kHz)를 통해 사용자에게 실시간으로 방송한다.
감시국(Integrity Station)은 기준국으로부터 일정한 거리가 떨어진 지점에서 기준국 신호를 상시 감시하여 위성오차 보정신호가 한계치를 벗어나거나 위성신호 이상 시 경보메시지를 중앙사무소에 전달한다.
한국공개특허공보 제10-2013-0039609호(발명의 명칭: 구조어플리케이션이 설치된 구조요청 스마트단말기와 구조 스마트단말기 및 이를 이용한 해양 구조 시스템)는 해양에서 사고가 발생하였을 때 보정된 위치정보를 높여 최대한 정확한 사고위치를 파악하고, 더불어 해양 구조팀이 사고지점까지 신속하고 정확하게 이동할 수 있도록 서비스기 위한 것이다.
그러나, 한국공개특허공보 제10-2013-0039609호는 보정된 위치정보를 지정된 122 구조서버로 전송하는 구조요청 스마트단말기로서 구조어플리케이션을 수동으로 동작시켜야 하고 특정번호 122를 터치하여야 한다. 해양에서는 긴급구난 요청신호를 자동으로 송출해야 하나 이에 대한 해결책을 제시하지 못하고 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0039609호 (공개일 2013.04.22) 한국등록특허공보 제10-0992871호(등록일 2010.11.02)
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 DGPS(Differential Global Positioning System)의 RTCM 신호와 GPS 위성의 GPS 신호를 입력받아 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 생성하고, 긴급 조난 발생 시 오차를 보정한 위치정보를 포함하는 긴급구난 요청신호를 자동으로 송출함으로서 신속하고 정확한 해양 구조가 가능하도록 하는 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 모든 방향의 낮은 압력으로 분사되는 물을 받더라도 내부에 물이 들어 가지 않으며, 15cm∼1m까지 침수되어도 일정시간 동안 내부에 물이 들어 가지 않는 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 긴급 조난 발생 시 LED를 자동으로 발광하여 해양 구조자가 긴급 조난자를 식별할 수 있도록 해주는 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 작은 배터리를 사용하더라도 수 십일 동안 구동 가능하고, 해양 구조 시 조난자 식별이 가능한 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 손목착용형 긴급구난장치는, 블루투스 페어링(bluetooth-pairing)을 통해 연결되는 RTCM 수신장치로부터 전송된 RTCM 메시지를 저장부에 저장하며, 블루투스 페어링을 통해 연결된 RTCM 수신장치로부터 일정 시간 동안 RTCM 메시지가 입력되지 않으면 상기 저장부에 저장된 최신의 RTCM 메시지와 GPS 모듈로부터 수신한 GPS 위성신호를 이용하여 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 산출하고, 산출된 위치정보를 포함하는 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스(bluetooth) 모듈을 통해 송출한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 손목착용형 긴급구난장치는, RTCM 수신장치와 블루투스 통신이 단절되는 경우 LED 조명을 구동하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 손목착용형 긴급구난장치는 방수용 나노입자가 코팅되는 것을 특징으로 한다. 손목착용형 긴급구난장치는 소비전력이 적은 배터리를 사용하더라도 수 십일 동안 구동 가능하다.
본 발명의 다른 양상에 따른 해양 구조 서비스 시스템은, 손목착용형 긴급구난장치와, 무선통신망을 통해 DGPS 기지국으로부터 전송되는 RTCM 메시지를 블루투스 모듈을 통해 손목착용형 긴급구난장치로 전송하는 RTCM 수신장치를 포함한다. RTCM 수신장치는 해양 구조 센터와 네트워크를 통해 연결되며, 긴급 조난 발생 시 손목착용형 긴급구난장치의 MAC 주소정보와 RTCM 수신장치 식별정보를 포함하는 피감시정보를 해양 구조 센터로 전송한다.
상기와 같은 구성에 따르면, 본 발명에 따른 손목착용형 긴급구난장치 및 그를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템은, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 해양에서 보호 및 감시가 필요한 피감시자는 RTCM 수신장치와 블루투스 페어링을 통해 연결되는 손목착용형 긴급구난장치를 소지함으로써 해양에서 긴급 조난되어도 손목착용형 긴급구난장치가 긴급구난요청메시지를 자동으로 방출하여 신속하고 정확한 해양 구조를 받을 수 있다.
둘째, 손목착용형 긴급구난장치는 블루투스 페어링을 통해 연결된 RTCM 수신장치로부터 RTCM 메시지가 입력되지 않으면 LED를 자동으로 발광하여 해양 구조자가 긴급 조난자를 식별할 수 있도록 해준다.
셋째, 손목착용형 긴급구난장치는 방수용 나노입자가 코팅되어 모든 방향의 낮은 압력으로 분사되는 물을 받더라도 내부에 물이 들어 가지 않으며 15cm∼1m까지 침수되어도 일정시간 동안 내부에 물이 들어 가지 않도록 구현됨으로써, 해양 구조자의 수색 및 구조에 필요한 시간 동안 작동할 수 있도록 해준다.
넷째, 손목착용형 긴급구난장치는 긴급 조난 발생 시에 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스(bluetooth) 모듈을 통해 송출하도록 구현됨으로써, 소비 전력이 적어 일반 배터리를 사용하더라도 수 십일 동안 구동 가능하다. 또한, 긴급구난요청메시지에는 손목착용형 긴급구난장치의 위치정보가 포함되어 해양 구조 시 조난자 식별이 가능하다.
도 1, 도 2 는 본 발명에 따른 해양 구조 서비스 시스템을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 손목착용형 긴급구난장치의 구성 블록도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 해양 구조 서비스 시스템의 동작을 설명하기 위한 예시도이다
도 5, 도 6 은는 본 발명에 따른 긴급구난요청메시지를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 해양 구조 서비스 시스템은 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 크게 복수개의 GPS 위성(10)과 DGPS 기준국(Reference Station)(20)과 NTRIP Caster 서버(70)와 RTCM 수신장치(90)와 손목착용형 긴급구난장치(300)를 포함하여 구현된다.
복수개의 GPS 위성(10)은 24개의 인공위성이 여섯 개의 궤도면 상에 분포하도록 설계되어, 약 20,183 km의 고도에서 항성일마다 궤도를 두 번 일주한다. 각각의 GPS 위성은 지상의 한 점을 하루에 한 번 통과하게 되며, GPS 궤도는 지상의 대부분 위치에서 최소한 여섯 개의 GPS 위성을 관측할 수 있도록 배열되어 있다. 복수개의 GPS 위성(10)은 위성시계, 궤도, 전리층, 대류층, 다중경로 등의 영향으로 오차가 발생한다.
DGPS 기준국(20)은 미리 측정된 자신의 위치와 복수개의 GPS 위성(10)으로부터 GPS 신호를 받아 계산된 위치를 비교하여 해당 순간의 GPS 신호에 의한 위치 오차보정값을 계산하고, 오차보정정보를 포함하는 국제표준포맷(RTCM SC-104)을 따르는 RTCM 메시지를 생성하여 중파신호(283.5~325kHz)를 통해 실시간으로 제공한다.
미리 설정된 정확한 위치에서 복수개의 GPS 위성(10)으로부터 GPS 위성신호를 수신 후 측정된 거리와 알고 있는 거리를 비교하여 그 오차값을 국제표준포맷(RTCM SC-104)에 따른 RTCM 메시지를 중파신호(283.5~325kHz)를 통해 사용자에게 실시간으로 방송한다.
NTRIP Caster 서버(70)는 다수의 기준국(20)으로부터 오차보정정보를 포함하는 RTCM 메시지를 제공받아 RTCM 수신장치(90)의 요구에 따라 그에 해당되는 오차보정정보를 인터넷을 통해 RTCM 수신장치(90)로 제공한다. 예를 들어, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 통신사업자 망(80)을 통해서 무선 인터넷으로 접속되는 RTCM 수신장치(90)의 경우에는 통신사업자 망(80)을 통해서 무선 인터넷으로 오차보정정보가 제공된다. 그러나 유선 인터넷으로 접속하는 사용자 단말기의 경우에도 동일하게 오차보정정보의 제공이 가능하다.
RTCM 수신장치(90)는 크게 사용자 단말기 기능 블럭(구성 1)과 위성으로 좌표정보를 수신하는 GPS 수신부(구성 2)와 사용자 단말기 기능 블럭(구성 1)과 GPS 수신부(구성 2) 사이에 연결되는 통신 인터페이스(구성 3)를 포함하여 구현될 수 있다. RTCM 수신장치(90)는 유,무선 인터넷 접속이 가능한 다양한 통신기기나 개인용 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 일례로, Bluetooth 모듈과 Wi-Fi모듈을 탑재한 스마트폰 또는 태블릿 PC로 구현될 수 있다.
사용자 단말기 기능 블럭(구성 1)은 메인 서버(70)와 접속하기 위한 제1 송수신부(예를 들어 CDMA 모듈), 통신인터페이스와 접속되는 제2 송수신부(블루투스 통신을 지원), 손목착용형 긴급구난장치(300)의 연결상태와 위치를 표시하는 디스플레이, 프로세서, 메모리를 구비한다. 메모리에는 오차보정정보, 좌표정보, 지형도/지적도정보가 저장된다.
손목착용형 긴급구난장치(300)는 RTCM 수신장치(90)와 블루투스 페어링(bluetooth-pairing)을 통해 연결되며 일정 시간마다 RTCM 수신장치(90)로부터 전송된 RTCM 메시지를 저장부에 저장한다. 손목착용형 긴급구난장치(300)는 블루투스 페어링을 통해 연결된 RTCM 수신장치(90)로부터 일정 시간 동안 RTCM 메시지가 입력되지 않으면 저장부에 저장된 최신의 RTCM 메시지와 복수개의 GPS 위성(10)의 GPS 위성신호를 이용하여 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 산출하고, 산출된 위치정보를 포함하는 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스 모듈을 통해 송출한다.
손목착용형 긴급구난장치(300)는 일례로 도 3에 도시한 바와 같이, 전원공급부(320)와 Bluetooth 모듈(330)과 저장부(340)과 제어부(350)와 GPS 모듈(360)을 포함한다. 손목착용형 긴급구난장치(300)는 다른 예로 LED 구동부(370)와 LED 조명(380)을 더 포함하여 구현될 수 있다.
손목착용형 긴급구난장치(300)는 국제 방수 규격 중 IP67규격을 만족시키도록 구현된다. 일례로 손목착용형 긴급구난장치(300)는 방수용 나노입자를 내부까지 코팅해 물이 스며들지 않게 구현된다. 손목착용형 긴급구난장치(300)는 모든 방향의 낮은 압력으로 분사되는 물을 받더라도 내부에 물이 들어 가지 않으며 15cm∼1m까지 침수되어도 일정시간 동안 내부에 물이 들어 가지 않도록 구현되는 것이 바람직하다.
전원공급부(320)는 구동전원을 공급하는 것으로, 작은 배터리를 사용하더라도 수 십일 동안 구동 가능하도록 최소한의 동작만을 수행하게 설계되어진다. Bluetooth 모듈(330)은 저비용 트랜스시버 마이크로 칩 기반의 짧은 거리와 저전력으로 설계된 통신 장치이다. Bluetooth 모듈(330)은‘주파수 호핑 확산 스펙트럼’이라고 불리는 무선 기술을 사용하는데 이 기술은 전송되는 데이터를 잘라서, 그 덩어리를 최대 79개의 주파수에 실어서 보낸다.
저장부(340)는 제어부(350)는 기능적으로 분리된 것으로 물리적으로 롬과 램과 마이크로프로세서가 원-칩으로 구현될 수 있다. 저장부(340)는 긴급구난 프로그램 및 관련 데이터를 저장한다. 제어부(350)는 저장부(340)에 저장된 긴급구난 프로그램을 실행한다. 도 4를 참조하여, 제어부(350)가 긴급구난 프로그램을 실행함에 따라 손목착용형 긴급구난장치와 RTCM 수신장치 사이에서 이루어지는 동작을 설명한다.
손목착용형 긴급구난장치와 RTCM 수신장치는 블루투스 페어링(bluetooth-pairing)을 통해 연결되면, 각각의 블루투스(bluetooth) 장치명과 MAC 주소정보(MAC Address)를 주고 받는다(S61). 이후, 손목착용형 긴급구난장치와 RTCM 수신장치는 저비용 트랜스시버 마이크로 칩 기반의 짧은 거리와 저전력으로 설계된 블루투스(bluetooth) 통신을 통해 데이터를 송수신한다.
손목착용형 긴급구난장치는 일정 시간마다 RTCM 수신장치로부터 전송된 RTCM 메시지를 저장부에 저장한다(S63). 손목착용형 긴급구난장치는 RTCM 수신장치와 블루투스(bluetooth) 통신을 통해 주기적으로 RTCM 메시지를 수신한다. 손목착용형 긴급구난장치는 블루투스 페어링(bluetooth-pairing)을 통해 연결된 RTCM 수신장치로부터 RTCM 메시지가 일정 시간 동안 입력되지 않으면 긴급 조난 발생으로 인식하고 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스(bluetooth) 모듈을 통해 송출한다(S64).
손목착용형 긴급구난장치는, RTCM 수신장치와 블루투스 통신이 단절되는 경우 자동으로 LED 조명을 구동하여, 해양 구조자가 긴급 조난자를 식별할 수 있도록 해준다. 손목착용형 긴급구난장치는 방수용 나노입자가 코팅되어 모든 방향의 낮은 압력으로 분사되는 물을 받더라도 내부에 물이 들어 가지 않으며 15cm∼1m까지 침수되어도 일정시간 동안 내부에 물이 들어 가지 않도록 구현됨으로써, 해양 구조자의 수색 및 구조에 필요한 시간 동안 작동할 수 있도록 해준다.
단계 S64에서, 손목착용형 긴급구난장치는 긴급 조난 발생 시 저장부에 저장된 최신의 RTCM 메시지와 복수개의 GPS 위성의 GPS 위성신호를 이용하여 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 산출한다. 손목착용형 긴급구난장치는 산출된 위치정보를 포함하는 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스(bluetooth) 모듈을 통해 송출한다.
일례로, 손목착용형 긴급구난장치로부터 송출되는 긴급구난요청메시지는 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, PDU 필드의 AdvA 필드에 손목착용형 긴급구난장치의 MAC 주소정보를, AdvData 필드에 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보, 예를 들어‘N37.12345,E132.12345’를 포함할 수 있다. RTCM 수신장치는 긴급 조난 발생 시 손목착용형 긴급구난장치의 MAC 주소정보와 현재 위치, RTCM 수신장치 식별정보를 포함하는 피감시정보를 해양 구조 센터로 전송한다(S65).
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시 예들 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시 예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 블루투스 페어링(bluetooth-pairing)을 통해 연결되는 RTCM 수신장치로부터 전송된 RTCM 메시지를 저장부에 저장하며,
    상기 블루투스 페어링을 통해 연결된 RTCM 수신장치로부터 일정 시간 동안 RTCM 메시지가 입력되지 않으면 상기 저장부에 저장된 최신의 RTCM 메시지와 GPS 모듈로부터 수신한 GPS 위성신호를 이용하여 GPS 좌표정보의 오차를 보정한 위치정보를 산출하고,
    상기 산출된 위치정보를 포함하는 긴급구난요청메시지를 생성하여 일정 시간 간격으로 블루투스(bluetooth) 모듈을 통해 송출하는,
    손목착용형 긴급구난장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 손목착용형 긴급구난장치는,
    상기 RTCM 수신장치와 블루투스 통신이 단절되는 경우 LED 조명을 구동하는 것,
    을 특징으로 하는 손목착용형 긴급구난장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 손목착용형 긴급구난장치는,
    방수용 나노입자가 코팅되는 것,
    을 특징으로 하는 손목착용형 긴급구난장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 손목착용형 긴급구난장치; 및
    무선통신망을 통해 DGPS 기지국으로부터 전송되는 RTCM 메시지를 블루투스 모듈을 통해 상기 손목착용형 긴급구난장치로 전송하는 RTCM 수신장치;
    를 포함하는 해양 구조 서비스 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 RTCM 수신장치는 해양 구조 센터와 네트워크를 통해 연결되며,
    상기 RTCM 수신장치는 긴급 조난 발생 시 상기 손목착용형 긴급구난장치의 MAC 주소정보와 현재 위치정보, RTCM 수신장치 식별정보를 포함하는 피감시정보를 상기 해양 구조 센터로 전송하는 것을 특징으로 하는 해양 구조 서비스 시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 RTCM 수신장치는,
    스마트폰 또는 태블릿 PC로 구현되는 것,
    을 특징으로 하는 해양 구조 서비스 시스템.
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