KR20170004560A - 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템 - Google Patents

비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템 Download PDF

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KR20170004560A
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Abstract

비행체(무인비행체, 예를 들어, 드론)에서 선박 운항 경로 및 실시간 위치 정보 등을 기반으로 비행경로를 설정하고, 설정한 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 운항 환경 및 파형 정보 등을 획득하며, 획득한 선박 운항 환경 정보 및 파형 정보 등을 기반으로 선박 운항에 적용함으로써 선박의 안전 운항을 도모하도록 한 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템에 관한 것으로서, 운항 선박의 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트(route) 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정된 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 비행체; 및 상기 비행체를 안착시키며, 상기 비행체로부터 획득한 영상 정보 및 데이터를 저장하며, 상기 획득한 영상 정보 및 데이터를 분석하여 위험 상황으로 판단되면 상기 비행체가 비상 모드로 전환되어 운영되도록 제어하며, 위험 상황에 대한 경보를 제어하는 데이터 처리 스테이션을 포함하여, 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템을 구현한다.

Description

비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템{Ships using the aircraft safe operation support systems}
본 발명은 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템에 관한 것으로, 특히 비행체(무인비행체, 예를 들어, 드론)에서 선박 운항 경로 및 실시간 위치 정보 등을 기반으로 비행경로를 설정하고, 설정한 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 운항 환경 및 파형 정보 등을 획득하며, 획득한 선박 운항 환경 정보 및 파형 정보 등을 기반으로 선박 운항에 적용함으로써 선박의 안전 운항을 도모하도록 한 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템에 관한 것이다.
상기에서 파형이라 함은 선박과 파도 또는 조류가 만나는 부분의 형상을 말한다.
국제해사기구(IMO)는 해상에서의 생명의 안전(SOLAS: Safety of Life as [0002] Sea)을 위해, 항공기용의 "블랙박스" 운항 기록기와 유사한 기록기를 선박에 구비하는 것이 필요하며, 이외에 선박의 안전 운항을 위해 다양한 안전 장비의 장착을 의무화 또는 규정하고 있다.
선박에 장착된 안전 관련 시스템으로서, 항해기록장치(VDR; Voyage data recorder), 선박 자동식별장치(AIS; automatic identification system), 해적 퇴치 시스템과 같은 다양한 장비가 이용된다.
대형 선박은 종이 해도를 대체한 최첨단 운항 기법으로 국제해사기구(IMO)와 국제수로국(IHO)의 선박안전운항시스템의 ECDIS(Electronic Chart Display and Information System)을 이용한 전자항법 항해를 하고 있다. ECDIS는 국제해사기구(IMO)와 국제수로국(IHO)에서 선박탑재시 반드시 종이 해도를 같이 설치하도록 권고하는 시스템으로 비교적 고가의 운항장비이다. 그리고 전자해도를 모니터상에 도시하며 GPS(Global Positioning System)/GNSS(Global Navigation Satellite System)에 의한 자함 위치와 항로설정, 장애물경고, 레이더 연동, 자동항해, 항적 관리, 원격 전자해도 갱신 등의 기능을 제공한다. 데이터의 갱신 작업을 위해 해사 위성을 사용한 수동 또는 반자동 데이터 갱신 작업을 수행하고 사용자는 항시 자신의 항로에 일치하는 전자해도의 탑재 여부를 확인해야 한다. 전자해도의 갱신 여부도 확인해야 하며 갱신이 필요한 경우 적절한 방법으로 수동 또는 반자동으로 갱신작업을 해 주어야 안전한 항해를 보장할 수 있었다.
한편, 선박 안전 운항을 지원하기 위한 다른 종래기술인 하기의 <특허문헌 1>에 개시되었다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 지정된 항로를 무인으로 자동 비행하고, 해상을 관측한 정보와 검출된 비행항로의 정보를 실시간 전송하는 무인비행체; 무인비행체와 셀룰러방식으로 무선접속하여 제어신호와 정보를 실시간 통신하는 무선망; 무선망에 접속하여 상기 무인비행체가 관측한 정보를 실시간 받고 관리하며 비행항로와 정보의 수집을 실시간으로 원격제어하는 관제국; 관제국에 접속하여 상기 무인비행체가 관측하고 측정한 정보를 기록하는 데이터베이스; 관제국의 제어에 의하여 상기 데이터베이스에 기록된 정보를 인터넷에 실시간 제공하는 웹서버; 및 관제국과 접속하는 통신 경로를 제공하는 공중망; 무인비행체와 직접 무선접속하여 비행과 이착륙을 제어하는 무선조정기를 포함한다.
이러한 구성을 이용하여 넓은 해상을 전문 기술인력의 안전을 도모하면서 관측하고, 악천후 속에서도 해상의 환경 변화를 실시간 관측하며, 적은 비용으로 넓은 해역을 보다 오랫동안 관측하고, 전국 어디에서나 무인 비행체를 원격 제어하고 관측된 정보를 신속하게 수신한다.
대한민국 등록특허 10-0962615호(2010.06.03. 등록)
그러나 상기와 같은 일반적인 선박에 장착된 선박 안전 관련 시스템은 선박에 장착된 시스템을 이용하기 때문에, 선박 주변의 환경 정보(예를 들어, 파형)를 획득하는 것이 불가능하다는 단점이 있다.
또한, 종래기술은 무인비행체를 이용하여 해양 환경 정보를 획득하는 것은 가능하나, 운항중인 선박 주변의 환경 정보를 획득하는 것이 불가능하여, 획득한 선박 주변의 환경 정보를 운항중인 선박에 실시간으로 적용하여 선박의 안전 운항을 도모하는 것은 불가능한 단점이 있다.
특히, 일반적인 선박 안전 관련 시스템이나 종래기술은 운항중인 선박에 선박 주변 환경 정보를 전송하는 것이 불가능하고, 운항중인 선박 주변의 선박에 사고나 사고 위치 등을 알리는 것이 불가능한 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 비행체(무인비행체, 예를 들어, 드론)에서 선박 운항 경로 및 실시간 위치 정보 등을 기반으로 비행경로를 설정하고, 설정한 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 운항 환경 및 파형 정보 등을 획득하며, 획득한 선박 운항 환경 정보 및 파형 정보 등을 기반으로 선박 운항에 적용함으로써 선박의 안전 운항을 도모하도록 한 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 획득한 선박 운항 환경 및 파형 정보 등을 기초로 선박 자세를 분석하여, 비정상적인 상태로 판단되면 비상 모드로 전환하여 스테이션에 안착하지 않고 사고 지점 위에서 고정 비행을 하면 주변 선박에 사고 위치를 전송하고 사고에 대한 경보음을 송출하도록 한 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템은 운항 선박의 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트(route) 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정된 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 비행체; 상기 비행체를 안착시키며, 상기 비행체로부터 획득한 영상 정보 및 데이터를 저장하며, 상기 획득한 영상 정보 및 데이터를 분석하여 위험 상황으로 판단되면 상기 비행체가 비상 모드로 전환되어 운영되도록 제어하며, 위험 상황에 대한 경보를 제어하는 데이터 처리 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 비행체와 상기 데이터 처리 스테이션은 무선 통신 방식으로 영상 및 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 비행체는 비행경로 설정과 자동 비행을 제어하는 비행 제어 수단; 상기 운항 선박 및 선박 주변 환경을 촬영하여 선박 및 선박 주변 환경정보를 획득하는 영상 획득수단; 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 전송된 비상 모드 제어신호를 수신하여 상기 비행 제어 수단에 전송하고, 비상 상황에 대한 경보음을 발생하는 비상 경보수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 비행체는 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 공급되는 전력으로 충전을 하며, 비행체에 구동용 전원을 공급해주는 전원 공급 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 전원 공급 수단은 상기 데이터 처리 스테이션과 유선 또는 무선을 통해 충전 전력을 공급받는 것을 특징으로 한다.
상기에서 비행 제어 수단은 운항 선박의 현재 위치 정보를 획득하는 자동식별장치(AIS) 수신기; 상기 자동식별장치 수신기에서 획득한 운항 선박의 현재 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정한 비행경로로 비행체가 운행되도록 위치 제어를 수행하는 위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 비행 제어 수단은 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 비상 모드 제어신호가 수신되면, 비행체 운행 모드를 비상 모드로 전환하고, 사고 지점 상부에서 고정 비행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 영상 획득수단은 선박 및 선박 주변 환경을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 비디오카메라; 상기 비디오카메라에서 획득한 영상 정보를 무선 신호로 만들어 상기 데이터 처리 스테이션에 전송하는 무선 전송기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 비상 경보수단은 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 전송된 비상모드 제어신호를 수신하기 위한 무선 수신기; 상기 무선 수신기에 의해 비상모드 제어신호가 수신되면 사고 위치에 대한 경보음을 발생하는 경보음 발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 데이터 처리 스테이션은 상기 비행체로부터 전송된 데이터를 수신하고, 자동식별장치 수신기 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 처리된 영상 및 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 영상 처리부에서 처리된 영상을 분석하여 비상 상황 여부를 판단하고, 비상 상황으로 판단되면 연계된 비상 방송 장치로 비상 상황 신호를 전달하고, 동시에 비상모드 제어신호를 생성하여 무선으로 상기 비행체에 전송하는 안전 지원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 처리 스테이션은 상기 비행체에 충전용 전력을 공급해주는 충전 수단을 더 포함하며, 상기 충전 수단은 유선 또는 무선을 통해 충전 전력을 상기 비행체에 공급해주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 영상 처리부는 상기 비행체로부터 수신된 무선 데이터를 수신하는 무선 수신기; 자동식별장치 수신기 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 상기 무선 수신기에서 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리하는 영상 처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 데이터 저장부는 상기 영상 처리부를 통해 전송된 영상을 저장하는 영상 스토리지; 상기 영상 처리부를 통해 전송된 데이터를 저장하는 데이터 스토리지를 포함하며, 상기 데이터 저장부는 수신한 영상 및 데이터를 외부의 항해기록장치(VDR)로 전송해주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 안전 지원부는 상기 영상 처리부에서 전송된 처리 영상을 분석하여 해적 여부를 판단하고, 해적으로 추정될 경우 경보음을 발생토록 제어하는 해적 경보부; 상기 영상 처리부에서 전송된 처리 영상을 분석하여 충돌 위험 상황 시 충돌 위험을 경보해주는 충돌 방지 경보부; 상기 영상 처리부에서 전송된 처리 영상을 분석하여 사고를 판단하고, 사고로 판단되면 사고 발생을 경보해주는 사고 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 무인 비행체를 이용하여 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하고, 이를 기초로 선박 운항에 적용함으로써 선박의 안전 운항을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 선박 사고 발생 시 비행체가 사고 지점 위에서 고정 비행함으로써, 주의 선박에 사고 상황 및 사고 지점을 효과적으로 전달하여, 사고에 신속한 조치가 이루어지도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 선박 운항 상황을 주기적으로 촬영하여 항해기록장치에 저장함으로써, 사고 발생시 사고 정황 파악이 신속하고 정확하게 이루어지도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 해적선 파악, 육안으로 주위 선박을 확인하도록 도모해주는 것도 가능하며, 파형 등의 정보를 이용하여 선박 운항에 적용함으로써, 선박 운항 성능 개선을 도모해주는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 따르면 비행체가 운영되지 않는 동안은 스테이션을 통해 비행체를 자동 충전하게 되므로, 비행체의 전원을 별도로 충전하는 불편함도 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에서 선박 안전운항 지원을 위한 시나리오 예시도,
도 3은 본 발명에서 비상 모드시 해적 경보 및 충돌 방지 경보 예시도,
도 4는 본 발명에서 비상 모드시 사고 경보 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템의 전체 구성도이다.
본 발명에 따른 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템은 비행체(100) 및 데이터 처리 스테이션(200)을 포함한다.
상기 비행체(100)는 운항 선박의 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트(route) 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정된 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 역할을 한다. 여기서 비행체(100)는 무인 비행체로서, 드론(Drone)과 같은 비행체로 구현할 수 있다.
이러한 비행체(100)는 비행경로 설정과 자동 비행을 제어하는 비행 제어 수단(110); 운항 선박 및 선박 주변 환경을 촬영하여 선박 및 선박 주변 환경정보를 획득하는 영상 획득수단(120); 상기 데이터 처리 스테이션(200)으로부터 전송된 비상 모드 제어신호를 수신하여 상기 비행 제어 수단(110)에 전송하고, 비상 상황에 대한 경보음을 발생하는 비상 경보수단(130)을 포함한다.
바람직하게 상기 비행체(100)는 상기 데이터 처리 스테이션(200)으로부터 공급되는 전력으로 충전을 하며, 비행체(100)에 구동용 전원을 공급해주는 전원 공급 수단(140)을 포함한다. 여기서 전원 공급 수단(140)은 상기 데이터 처리 스테이션(200)과 유선 또는 무선을 통해 충전 전력을 공급받는다.
상기 비행 제어 수단(110)은 운항 선박의 현재 위치 정보를 획득하는 자동식별장치(AIS) 수신기(111); 상기 자동식별장치 수신기(111)에서 획득한 운항 선박의 현재 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트(route) 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정한 비행경로로 비행체(100)가 운행되도록 위치 제어를 수행하는 위치 제어부(112)를 포함한다.
아울러 상기 비행 제어 수단(110)은 상기 데이터 처리 스테이션(200)으로부터 비상 모드 제어신호가 수신되면, 비행체 운행 모드를 비상 모드로 전환하고, 사고 지점 상부에서 고정 비행하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 영상 획득수단(120)은 선박 및 선박 주변 환경을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 비디오카메라(121); 상기 비디오카메라(121)에서 획득한 영상 정보를 무선 신호로 만들어 상기 데이터 처리 스테이션(200)에 전송하는 무선 전송기(122)를 포함한다.
또한, 상기 비상 경보수단(130)은 상기 데이터 처리 스테이션(200)으로부터 전송된 비상 모드 제어신호를 수신하기 위한 무선 수신기(131); 상기 무선 수신기(131)에 의해 비상 모드 제어신호가 수신되면 사고 위치에 대한 경보음을 발생하는 경보음 발생기(132)를 포함한다.
한편, 상기 데이터 처리 스테이션(200)은 상기 비행체(100)를 안착시키며, 상기 비행체(100)로부터 획득한 영상 정보 및 데이터를 저장하며, 상기 획득한 영상 정보 및 데이터를 분석하여 위험 상황으로 판단되면 상기 비행체(100)가 비상 모드로 전환되어 운영되도록 제어하며, 위험 상황에 대한 경보를 제어하는 역할을 한다. 여기서 데이터 처리 스테이션(200)은 상기 비행체(100)와 무선 통신 방식으로 영상 및 데이터를 송수신하는 것이 바람직하다.
이러한 데이터 처리 스테이션(200)은 상기 비행체(100)로부터 전송된 데이터를 수신하고, 자동식별장치 수신기 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리하는 영상 처리부(210); 상기 영상 처리부(210)에서 처리된 영상 및 데이터를 저장하는 데이터 저장부(220); 상기 영상 처리부(210)에서 처리된 영상을 분석하여 비상 상황 여부를 판단하고, 비상 상황으로 판단되면 연계된 비상 방송 장치(PAS)로 비상 상황 신호를 전달하고, 동시에 비상모드 제어신호를 생성하여 무선으로 상기 비행체(100)에 전송하는 안전 지원부(230)를 포함한다.
또한, 상기 데이터 처리 스테이션(200)은 상기 비행체(100)에 충전용 전력을 공급해주는 충전 수단(240)을 더 포함하며, 상기 충전 수단(240)은 유선 또는 무선을 통해 충전 전력을 상기 비행체(100)에 공급해주는 것이 바람직하다.
상기 영상 처리부(210)는 상기 비행체(100)로부터 수신된 무선 데이터를 수신하는 무선 수신기(211); 자동식별장치 수신기(250) 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 상기 무선 수신기(211)에서 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리하는 영상 처리기(212)를 포함한다.
아울러 상기 데이터 저장부(220)는 상기 영상 처리부(210)를 통해 전송된 영상을 저장하는 영상 스토리지(video storage); 상기 영상 처리부(210)를 통해 전송된 데이터를 저장하는 데이터 스토리지(data storage)를 포함한다. 이러한 데이터 저장부(220)는 수신한 영상 및 데이터를 외부의 항해기록장치(VDR)로 전송해주어 저장하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 안전 지원부(230)는 상기 영상 처리부(210)에서 전송된 처리 영상을 분석하여 해적 여부를 판단하고, 해적으로 추정될 경우 경보음을 발생토록 제어하는 해적 경보부(231); 상기 영상 처리부(210)에서 전송된 처리 영상을 분석하여 충돌 위험 상황 시 충돌 위험을 경보해주는 충돌 방지 경보부(232); 상기 영상 처리부(210)에서 전송된 처리 영상을 분석하여 사고를 판단하고, 사고로 판단되면 사고 발생을 경보해주는 사고 경보부(233)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템의 동작을 첨부한 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서의 비행체(100)는 3가지 모드로 동작을 한다. 즉, 비행체(100)가 데이터 처리 스테이션(200)에 안착된 상태에서 충전을 수행하는 충전 모드, 비행체(100)가 비행경로를 설정하고 비행하면서 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 정상 모드, 비상 상황에서 비행체(100)가 선박 또는 사고 지점의 상공에서 고정되어 운행되면서 정보를 획득하고 사고에 대한 경보를 수행하는 비상 모드가 그것이다.
먼저, 비행체(100)가 데이터 처리 스테이션(200)에 안착된 상태인 충전 모드에서는 데이터 처리 스테이션(200)의 충전 수단(240)이 충전용 전력을 상기 비행체(100)로 공급한다. 이때 충전 전원은 전원 케이블을 이용한 유선 전력공급 방식, 무선 전력공급 방식 중 어느 하나를 이용한다. 두 가지 다 사용이 가능하지만 본 발명에서는 무선으로 전력을 공급하는 것으로 가정한다. 비행체(100)의 전원 공급 수단(140)은 상기 충전 수단(240)으로부터 공급되는 전력을 이용하여 내부 배터리를 충전한다. 그리고 내부 배터리에 충전된 전원을 이용하여 비행체(100)에서 전원을 필요로 하는 각 부분에 구동용 전원을 공급해준다.
다음으로, 비행체(100)가 비행경로를 설정하고 비행하면서 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 정상 모드의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 정상 모드에서의 동작 상황으로서, 수직 비행을 통해 선박 운항 상황 및 주변환경을 촬영하고(①), 측면 비행을 통해 선박 측면 파형을 촬영하며(②), 선수 비행을 통해 선수 파형을 촬영한다(③). 아울러 선미 비행을 통해 선미 파형을 촬영하며(④), 데이터 처리 스테이션(200)에 착륙하여, 영상 및 데이터를 전송하고, 충전을 한다(⑤). 다음으로, 데이터 처리 스테이션(200)에서 촬영 영상을 VDR 및 데이터 스토리지에 저장하고 영상 분석을 통해 선반 안전을 확인한다(⑥).
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
비행 제어 수단(110)의 positioning system인 위치 제어부(112)는 운항 선박의 현재 위치 정보를 획득하는 자동식별장치(AIS) 수신기(111)를 통해 현재 운항 선박의 위치 정보를 받는다. 그리고 운행 선박의 현재 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트(route) 정보를 기초로 비행경로를 설정한다. 여기서 선박 루트 정보는 선박이 운행되기 이전에 입력된 것으로 가정한다. 비행경로를 설정한 후에는 선박의 소정 위치에 설치된 데이터 처리 스테이션(200)에 안착된 비행체(100)가 설정한 비행경로로 운행되도록 위치 제어를 수행한다. 데이터 처리 스테이션(200)은 선박의 레이더 마스트에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 위치 제어는 일반적인 비행체의 비행 위치를 제어하는 방식을 이용한다. 상기 운행 선박의 현재 위치 정보는 실시간 또는 일정 주기로 획득하는 것이 바람직하며, 이를 토대로 일정 주기마다 비행경로를 새롭게 설정하여 비행체(100)의 비행을 제어하는 것이 바람직하다. 여기서 비행체(100)는 지속적으로 선박 및 선박 주변 환경의 정보를 획득하는 것이 가능하지만, 본 발명에서는 사용자가 미리 설정한 시간 간격을 주기로 자동으로 선박 위로 비행하여 선박 자세, 주위 환경 및 파형 등을 획득하는 것이 바람직하다.
비행 제어 수단(110)의 제어에 의해 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 과정이 시작되면, 영상 획득수단(120)의 비디오카메라(121)는 동작을 하여 선박 및 선박 주변 환경, 그리고 파형을 촬영하여 안전 운행 분석에 사용하기 위한 영상 정보를 획득한다. 상기 비디오카메라(121)에서 획득한 영상 정보는 무선 전송기(122)를 통해 무선 신호로 변환되어 상기 데이터 처리 스테이션(200)에 전송된다. 여기서 무선 전송기(122)는 다양한 무선 프로토콜을 이용할 수 있다. 예를 들어, 와이-파이, 블루투스와 같은 근거리 무선 통신, CDMA나 LTE, LTE-A와 같은 원거리 무선 통신 프로토콜을 이용할 수 있다.
상기 비행체(100)로부터 영상 정보 및 데이터가 전송되면, 데이터 처리 스테이션(200)은 수신한 영상 정보 및 데이터를 저장하며, 상기 획득한 영상 정보 및 데이터를 분석하여 위험 상황으로 판단되면 상기 비행체(100)가 비상 모드로 전환되어 운영되도록 제어하고, 위험 상황에 대한 경보를 발생하도록 제어한다.
즉, 데이터 처리 스테이션(200)의 영상 처리부(210)는 상기 비행체(100)로부터 전송된 데이터를 수신하고, 자동식별장치 수신기 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리한다.
이를 위해, 영상 처리부(210)의 무선 수신기(211)는 상기 비행체(100)로부터 수신된 무선 데이터를 수신하여 데이터 저장부(220) 및 영상 처리기(212)에 전달한다. 영상 처리기(212)는 자동식별장치(AIS) 수신기(250) 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보(위치 정보를 포함하는 다양한 정보)를 기초로 상기 무선 수신기(211)에서 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리한다. 예컨대, 수신된 영상은 선박에 수신되는 주변 선박의 AIS 정보와 대조된다. 즉, 영상 내 선박 중 AIS 정보가 수신되지 않는 선박은 미확인 선박으로 판단하는 방식으로 영상을 처리한다.
상기 데이터 저장부(220)는 수신된 영상 및 데이터를 저장한다. 여기서 데이터 저장부(220)는 영상 스토리지(video storage)를 이용하여 전송된 영상을 저장한다. 아울러 데이터 스토리지(data storage)를 이용하여 상기 영상 처리부(210)를 통해 전송된 데이터를 저장한다. 또한, 데이터 저장부(220)는 상기 영상 처리부(210)에서 수신한 영상 및 데이터를 외부의 항해기록장치(VDR)로 전송해주어 저장하도록 한다. 항해기록장치는 선박의 블랙박스 역할을 한다.
선박 운영자는 항해기록장치에 저장된 다양한 선박 운행 정보, 특히 파형 정보 등을 분석하여 선박 운항에 적용함으로써, 선박의 운항 성능을 개선한다. 여기서 선박의 운항 성능 개선은 연료비 절감 등을 수반한다.
다음으로, 상기 영상 처리부(211)에서 처리된 영상 정보는 분석을 위해 안전 지원부(230)에 전달된다. 안전 지원부(230)는 상기 영상 처리부(210)에서 처리된 영상을 분석하여 비상 상황 여부를 판단하고, 비상 상황으로 판단되면 연계된 비상 방송 장치(PAS)로 비상 상황 신호를 전달하고, 동시에 비상 모드 제어신호를 생성하여 무선으로 상기 비행체(100)에 전송한다.
예컨대, 안전 지원부(230)의 해적 경보부(231)는 상기 영상 처리부(210)에서 전송된 처리 영상을 선박에 수신되는 주변 선박의 AIS 정보와 대조한다. 즉, 영상 내 선박 중 AIS 정보가 수신되지 않는 선박은 미확인 선박으로 판단하며, 이를 해적으로 추정한다. 이렇게 해적으로 추정될 경우 경보음을 발생하여, 연계된 비상 방송 장치(PAS)로 전송하여, 해적 경보방송이 선내 전체에 이루어지도록 한다.
다음으로, 안전 지원부(230)의 충돌 방지 경보부(232)는 상기 영상 처리부(210)에서 전송된 처리 영상을 분석하여 충돌 위험이 있는지를 판단한다. 즉 영상 내의 다른 선박의 위치 정보와 현재 선박의 위치, 운행 속도, 방향 등을 종합적으로 분석하여 충돌 위험이 있는지를 판단한다. 여기서 충돌 위험 판단은 선박에서 충돌 위험을 판단하는 일반적인 방법을 그대로 채택하여 판단하는 것이 바람직하다. 이 판단 결과 선박 충돌 위험이 존재할 경우, 경보 신호를 발생하고, 이를 연계된 비상 방송 장치(PAS)로 전송하여, 선내 전체에 비상 방송이 이루어지도록 한다.
아울러 안전 지원부(230)의 사고 경보부(233)는 상기 영상 처리부(210)에서 전송된 처리 영상을 분석하여 사고를 판단하고, 사고로 판단되면 사고 발생을 경보해준다. 여기서 사고 판단은 선박 자세 정보를 이용할 수 있다. 즉, 선박이 일정 각도이상 초과되어 기울어진 경우에는 사고로 판단한다. 사고에 대한 경보도 연계된 비상 방송 장치를 이용할 수 있다.
해적 경보, 충돌 경보, 사고 경보가 발생하여 비상 방송 장치를 통해 방송이 이루어진 경우, 선박 내의 운영자나 관리자는 신속하게 그에 따른 조치를 취함으로써, 다양한 상황에서 선박 또는 사람의 안전을 도모할 수 있게 된다.
마지막으로, 비상 상황에서 비행체(100)가 선박 또는 사고 지점의 상공에서 고정되어 운행되면서 정보를 획득하고 사고에 대한 경보를 수행하는 비상 모드를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 비상 모드에서 해적 감지 및 충돌 방지 동작 상황으로서, 수직 비행을 통해 선박 운항 상황 및 주변환경을 촬영하고(①), 측면 비행을 통해 선박 측면 파형을 촬영하며(②), 선수 비행을 통해 선수 파형을 촬영한다(③). 아울러 선미 비행을 통해 선미 파형을 촬영하며, 착륙을 하지 않은 상태에서 데이터 처리 스테이션(200)에 영상 및 데이터를 전송한다(④). 다음으로, 데이터 처리 스테이션(200)에서는 촬영 영상을 VDR 및 데이터 스토리지에 저장하고 영상 분석을 통해 선반 안전을 확인하고, 이상 상황이 감지되면 선내 비상 방송 장치(PAS)를 통해 이상 황 발생을 통보하게 된다(⑦).
도 4는 비상 모드에서 사고 감지 및 경보를 하는 동작 상황으로서, 수직 비행을 통해 선박 운항 상황 및 주변환경을 촬영하고(①), 측면 비행을 통해 선박 측면 파형을 촬영하며(②), 선수 비행을 통해 선수 파형을 촬영한다(③). 아울러 선미 비행을 통해 선미 파형을 촬영하며, 착륙을 하지 않은 상태에서 데이터 처리 스테이션(200)에 영상 및 데이터를 전송한다(④). 다음으로, 데이터 처리 스테이션(200)에서는 촬영 영상을 VDR 및 데이터 스토리지에 저장하고 영상 분석을 통해 선반 안전을 확인하고, 이상 상황이 감지되면 브릿지(Bridge)에 비상 모드 전환 예고를 전달하고, 비행체에 비상 모드 제어신호를 전달한다(⑧). 비행체(100)는 비상 모드로 전환을 하고, 자선 위치 파악하여 사고 지점위에서 고정 비행을 하며, 경보 장치를 통해 주변 선박에 사고 및 사고 위치를 알려준다(⑨).
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
안전 지원부(230)에 의해 비상 상황이 감지되면, 안전 지원부(231)는 비상 모드 제어신호를 생성하고, 무선 송신기를 통해 비행체(100)에 비상 모드 제어신호를 전송한다. 여기서 무선 송신기는 도시하지 않았지만 실제 무선 송신기가 구비된 것으로 간주한다. 비상 모드 제어신호를 수신한 비행체(100)의 비상 경보수단(130)은 수신한 비상 모드 제어신호를 상기 비행 제어 수단(110)에 전송하고, 동시에 비상 상황에 대한 경보음을 발생한다.
즉, 비상 경보수단(130)의 무선 수신기(131)는 상기 데이터 처리 스테이션(200)으로부터 전송된 비상 모드 제어신호를 수신하여 상기 비행 제어 수단(110)에 전송함과 동시에 경보음 발생기(132)에 전송한다.
경보음 발생기(132)는 상기 무선 수신기(131)에 의해 비상 모드 제어신호가 수신되면 사고를 알리기 위한 경보음을 발생한다. 이러한 경보음을 통해 주변 선박은 비행체(100)가 비행하고 있는 위치에 사고가 발생했음을 인지하고, 신속하게 후속 조치를 취한다. 여기서 후속 조치는 관계기관에 특정 위치에 선박 사고가 발생하였음을 알리는 것, 그리고 사고 선박 주변의 사람을 구조하는 것 등을 의미한다.
한편, 비상 모드 제어신호를 수신한 비행 제어 수단(110)의 위치 제어부(112)는 선박 사고 위치의 일정 상공에서 고정 비행을 하도록 비행체(100)의 비행을 제어한다. 예컨대, 사고 위치를 선회하도록 하거나 사고 위치에 고정되도록 비행체(100)의 비행을 제어한다. 비상 모드에서 영상 획득 수단(1200은 정상 모드에서의 영상 획득 방식과 동일한 방식으로 선박 및 선박 주변 환경, 그리고 파형 등의 영상을 획득하여, 무선으로 데이터 처리 스테이션(200)에 전송한다. 데이터 처리 스테이션(200)도 정상 모드에서와 동일하게 수신한 영상 및 데이터를 처리하고, 이를 항해기록장치(VDR)에 기록한다. 이렇게 기록된 영상 및 데이터는 추후 사고 원인 규명에 이용되거나 사고 수습을 하는 데 매우 유용하게 활용될 수 있다.
이렇게 본 발명은 선박 사고 발생시 비행체가 사고 지점 위에서 고정 비행하면서 주의 선박에 사고 상황이나 사고 지점을 효과적으로 알려줄 수 있어, 사고에 대한 후속 조치를 신속하게 할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시 예는 선박의 비상 상황을 데이터 처리 스테이션(200)에서 판단하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니, 비행체(100)에서 직접 선박의 비상 상황을 판단하는 것도 가능하다. 비행체(100)에서 직접 선박의 비상 상황을 판단하기 위해서는 데이터 처리 스테이션(200)에 마련된 영상 처리부와 안전 지원부를 비행체(100)에 구비하면 된다. 이 경우 비행체(100)에서 직접 영상 분석을 통해 위험 상황 여부를 판단하고, 위험 상황으로 판단이 되면 데이터 처리 스테이션(200)과는 무관하게 자동으로 비상 모드로 전환을 한다. 비상 모드로 전환을 한 상태에서는 상기 설명한 비상 모드에서의 비행체 동작과 동일하게 동작을 하게 되므로, 중복 기재를 회피하기 위해서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 운행 선박이나 운행 선박 주변의 환경을 영상 정보로 획득하고, 이를 분석하여 사고를 감지하거나 선박 안전 운행에 활용하도록 하는 기술에 적용된다.
100: 비행체
110: 비행 제어 수단
111: AIS 수신기
112: 위치 제어부
120: 영상 획득 수단
121: 비디오카메라
122: 무선 전송기
130: 비상 경보수단
140: 전원 공급 수단
131: 무선 수신기
132: 경보음 발생기
200: 데이터 처리 스테이션
210: 영상 처리부
211: 무선 수신기
212: 영상 처리기
220: 데이터 저장부
230: 안전 지원부
231: 해적 경보부
232: 충돌 방지 경보부
233: 사고 경보부
240: 충전 수단

Claims (14)

  1. 비행체를 이용하여 선박 안전운항을 지원하기 위한 시스템으로서,
    운항 선박의 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트(route) 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정된 비행경로를 자동으로 비행하면서 선박 및 선박 주변 환경 정보를 획득하는 비행체; 및
    상기 비행체를 안착시키며, 상기 비행체로부터 획득한 영상 정보 및 데이터를 저장하며, 상기 획득한 영상 정보 및 데이터를 분석하여 위험 상황으로 판단되면 상기 비행체가 비상 모드로 전환되어 운영되도록 제어하며, 위험 상황에 대한 경보를 제어하는 데이터 처리 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  2. 청구항 1에서, 상기 비행체와 상기 데이터 처리 스테이션은 무선 통신 방식으로 영상 및 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  3. 청구항 1에서, 상기 비행체는 비행경로 설정과 자동 비행을 제어하는 비행 제어 수단; 상기 운항 선박 및 선박 주변 환경을 촬영하여 선박 및 선박 주변 환경정보를 획득하는 영상 획득수단; 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 전송된 비상 모드 제어신호를 수신하여 상기 비행 제어 수단에 전송하고, 비상 상황에 대한 경보음을 발생하는 비상 경보수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  4. 청구항 3에서, 상기 비행체는 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 공급되는 전력으로 충전을 하며, 비행체에 구동용 전원을 공급해주는 전원 공급 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  5. 청구항 4에서, 상기 전원 공급 수단은 상기 데이터 처리 스테이션과 유선 또는 무선을 통해 충전 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  6. 청구항 3에서, 상기 비행 제어 수단은 운항 선박의 현재 위치 정보를 획득하는 자동식별장치(AIS) 수신기; 상기 자동식별장치 수신기에서 획득한 운항 선박의 현재 위치 정보와 사전에 입력된 선박 루트 정보를 기초로 비행경로를 설정하고, 설정한 비행경로로 비행체가 운행되도록 위치 제어를 수행하는 위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  7. 청구항 6에서, 상기 비행 제어 수단은 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 비상 모드 제어신호가 수신되면, 비행체 운행 모드를 비상 모드로 전환하고, 사고 지점 상부에서 고정 비행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  8. 청구항 3에서, 상기 영상 획득수단은 선박 및 선박 주변 환경을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 비디오카메라; 상기 비디오카메라에서 획득한 영상 정보를 무선 신호로 만들어 상기 데이터 처리 스테이션에 전송하는 무선 전송기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  9. 청구항 3에서, 상기 비상 경보수단은 상기 데이터 처리 스테이션으로부터 전송된 비상모드 제어신호를 수신하기 위한 무선 수신기; 상기 무선 수신기에 의해 비상모드 제어신호가 수신되면 사고 위치에 대한 경보음을 발생하는 경보음 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  10. 청구항 1에서, 상기 데이터 처리 스테이션은 상기 비행체로부터 전송된 데이터를 수신하고, 자동식별장치 수신기 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 처리된 영상 및 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 영상 처리부에서 처리된 영상을 분석하여 비상 상황 여부를 판단하고, 비상 상황으로 판단되면 연계된 비상 방송 장치로 비상 상황 신호를 전달하고, 동시에 비상모드 제어신호를 생성하여 무선으로 상기 비행체에 전송하는 안전 지원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  11. 청구항 10에서, 상기 데이터 처리 스테이션은 상기 비행체에 충전용 전력을 공급해주는 충전 수단을 더 포함하며, 상기 충전 수단은 유선 또는 무선을 통해 충전 전력을 상기 비행체에 공급해주는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  12. 청구항 10에서, 상기 영상 처리부는 상기 비행체로부터 수신된 무선 데이터를 수신하는 무선 수신기; 자동식별장치 수신기 및 선박 항해 장비에서 제공된 정보를 기초로 상기 무선 수신기에서 수신한 데이터에 포함된 영상을 처리하는 영상 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  13. 청구항 10에서, 상기 데이터 저장부는 상기 영상 처리부를 통해 전송된 영상을 저장하는 영상 스토리지; 상기 영상 처리부를 통해 전송된 데이터를 저장하는 데이터 스토리지를 포함하며, 상기 데이터 저장부는 수신한 영상 및 데이터를 외부의 항해기록장치(VDR)로 전송해주는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.
  14. 청구항 10에서, 상기 안전 지원부는 상기 영상 처리부에서 전송된 처리 영상을 분석하여 해적 여부를 판단하고, 해적으로 추정될 경우 경보음을 발생토록 제어하는 해적 경보부; 상기 영상 처리부에서 전송된 처리 영상을 분석하여 충돌 위험 상황 시 충돌 위험을 경보해주는 충돌 방지 경보부; 상기 영상 처리부에서 전송된 처리 영상을 분석하여 사고를 판단하고, 사고로 판단되면 사고 발생을 경보해주는 사고 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템.

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