KR20190071402A - 선박용 무선 조타 시스템 - Google Patents

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KR20190071402A
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wireless communication
communication module
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KR1020170172436A
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김호영
오성훈
이정환
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전북대학교산학협력단
주식회사 에이피에스
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Abstract

본 발명은 본 발명은 선박에 적용되는 자동 조타 시스템을 이격된 위치에서 무선을 제어할 수 있는 선박용 무선 조타 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 무선 조타 시스템은, 선박(1)의 운항에 필요한 구동력을 발생시키는 구동부(11)와, 상기 구동부(11)로부터 발생된 동력을 추진수단을 전달하는 동력전달부(12)와, 상기 선박의 진행 방향을 제어하는 조타부(13)의 작동을 제어하는 선박 제어 유닛(20)과, 상기 선박 제어 유닛(20)과 이격된 위치에서 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 작동을 제어하는 원격 제어 유닛(30)을 포함하고, 상기 원격 제어 유닛(30)과 상기 선박 제어 유닛(20)은 각각 상기 원격 제어 유닛(30)으로부터 발생되는 제어신호를 상기 선박 제어 유닛(20)으로 전송하기 위해 무선 통신 모듈(22)(32)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 무선 조타 시스템{WIRELESSLY AUTO STEERING SYSTEM FOR SHIP}
본 발명은 선박에 적용되는 자동 조타 시스템을 이격된 위치에서 무선을 제어할 수 있는 선박용 무선 조타 시스템에 관한 것이다.
소형 선박인 어선이나 낚시배 등에서는 선장이 선박을 운항하면서, 조업을 하거나 낚시꾼을 돕는다.
이와 같이, 소형 선박에서는 선장이 상기 선박을 운행하면서, 다른 일도 해야할 필요가 있어 상기 선박에 자동 조타 시스템이 적용되고 있다.
상기 자동 조타 시스템은 입력된 목표지점까지 상기 선박이 설정된 속도로 이동하도록 한다. 즉, 조타실에서 상기 자동 조타 시스템에 목적지와 속도 등을 설정하면, 상기 선박을 설정된 목적지로 운항한다.
그러나, 상기와 같은 자동 조타 시스템에서는 운항 중 갑자기 암초나 부표가 발견되는 경우, 이를 피하지 못하게 되어, 상기 선방이 파손되거나, 운항 장애가 발생한다.
이를 방지하기 위하여, 상기 자동 조타 시스템과 리모콘을 케이블로 연결하여, 조타실 밖에서 상기 자동 조타 시스템을 제어하고 있다.
그러나, 상기와 같이, 상기 자동 조타 시스템과 리모콘을 케이블로 연결하면 여러 가지 문제점이 있다. 상기 리모콘의 사용 영역이 상기 케이블의 길이로 제한되고, 상기 케이블이 상기 자동 조타 시스템 또는 상기 리모콘과 연결되는 부위가 침수될 우려가 있으며, 상기 조타실의 내부와 외부를 상기 케이블이 연결하므로, 상기 케이블에 사람이 걸려 넘어지는 것 등과 같은 문제점이 있다.
또한, 선장이 케이블로 연결된 리모콘을 휴대해야 하므로, 휴대성이 떨어지고, 상기 케이블로 인하여 조업 등과 같은 작업이 매우 불편할 수 밖에 없다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '선박용 자동 조타장치'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 20-2001-0000734 U
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 자동 조타 시스템이 적용된 선박에서 위치에 제한 받지 않고, 간편하게 휴대할 수 있도록 상기 자동 조타 시스템과 리모콘을 무선통신으로 연결되는 선박용 무선 조타 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 무선 조타 시스템은, 선박의 운항에 필요한 구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 발생된 동력을 추진수단을 전달하는 동력전달부와, 상기 선박의 진행 방향을 제어하는 조타부의 작동을 제어하는 선박 제어 유닛과, 상기 선박 제어 유닛과 이격된 위치에서 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 작동을 제어하는 원격 제어 유닛을 포함하고, 상기 원격 제어 유닛과 상기 선박 제어 유닛은 각각 상기 원격 제어 유닛으로부터 발생되는 제어신호를 상기 선박 제어 유닛으로 전송하기 위해 무선 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선박 제어 유닛에는 상기 원격 제어 유닛으로부터 발생된 제어신호를 수신하는 제2 무선 통신 모듈이 구비되고, 상기 원격 제어 유닛에는 상기 원격 제어 유닛으로부터 발생되는 제어신호를 상기 선박 제어 유닛으로 전송하는 제2 무선 통신 모듈이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 무선 통신 모듈은 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 상태를 상기 제2 무선 통신 모듈로 전송하고, 상기 제2 무선 통신 모듈은 상기 제2 무선 통신 모듈로부터 전성된 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 상태를 수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 무선 통신 모듈과 상기 제2 무선 통신 모듈은 지그비(ZIGBEE)방식으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
상기 원격 제어 모듈은 상기 원격 제어 모듈에서 상기 선박 제어 유닛으로 송신한 데이터와 상기 선박 제어 유닛으로부터 수신된 데이터에 차이가 있으면, 이를 상기 선박 제어 모듈로 전송하고, 상기 선박 제어 모듈은 상기 2개의 데이터에 차이가 있으면, 그 차이가 없어지도록 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 선박 제어 모듈은 상기 제2 무선 통신 모듈과 상기 제2 무선 통신 모듈 사이의 에러 여부를 체크하고, 에러가 없으면 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 제어하고,
에러가 있으면 상기 원격 제어 유닛으로부터 수신된 데이터를 버리고, 다음 데이터의 수신을 대기하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 선박용 무선 조타 시스템에 따르면, 조타실 밖에서도 장소의 제약없이 상기 선박을 제어할 수 있다.
또한, 자동 조타 시스템과 리모콘이 케이블로 연결되지 않으므로 않으므로, 리모콘의 휴대성이 향상된다.
아울러, 상기 리모콘의 휴대성이 향상되어, 리모콘을 휴대한 상태에서도 조업이나 다른 작업을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 무선 조타 시스템을 도시한 블록도
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 무선 조타 시스템에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 선박용 무선 조타 시스템은, 선박(1)의 운항에 필요한 구동력을 발생시키는 구동부(11)와, 상기 구동부(11)로부터 발생된 동력을 추진수단을 전달하는 동력전달부(12)와, 상기 선박의 진행 방향을 제어하는 조타부(13)의 작동을 제어하는 선박 제어 유닛(20)과, 상기 선박 제어 유닛(20)과 이격된 위치에서 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 작동을 제어하는 원격 제어 유닛(30)을 포함하고, 상기 원격 제어 유닛(30)과 상기 선박 제어 유닛(20)은 각각 상기 원격 제어 유닛(30)으로부터 발생되는 제어신호를 상기 선박 제어 유닛(20)으로 전송하기 위해 무선 통신 모듈(22)(32)을 포함한다.
선박(1)은 상기 선박(1)의 운항에 필요한 구동력을 발생시키는 구동부(11)와, 상기 구동부(11)로부터 발생된 동력을 추진수단을 전달하는 동력전달부(12)와, 상기 선박의 진행 방향을 제어하는 조타부(13)를 포함하다.
상기 구동부(11), 예컨대 엔진에서 발생된 구동력은 클러치, 변속기와 같은 동력전달부(12)를 거쳐 상기 선박(1)의 프로펠러로 전달되어, 상기 선박(1)은 운항이 가능해진다.
한편, 상기 선박(1)은 진행방향을 변경하기 위해 조타부(13)가 구비된다. 상기 선박(1)의 조타실에서 상기 선박(1)의 진행방향에 따라 조타조작을 하면, 상기 선박(1)의 러버의 각도가 변하여, 상기 선박(1)의 진행방향이 변경된다.
선박 제어 유닛(20)은 상기 조타실에는 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 작동을 제어한다. 상기 선박 제어 유닛(20)은 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)로부터 현재 상태를 입력받거나, 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 제어하기 위한 제어신호를 발생시킨다.
상기 선박 제어 유닛(20)에는 선박 제어 모듈(21)이 구비된다. 상기 선박 제어 모듈(21)은 사용자로부터 조작이 있으면, 이를 제어신호로 하여, 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 조작에 필요한 제어신호를 발생시켜 상기 사용자의 의도대로 상기 선박(1)이 운행되도록 한다.
한편, 자동 조타 시스템이 적용된 선박에서는 상기 선박 제어 모듈(21)이 사용자의 조작이 없이도 상기 자동 조타 시스템으로부터 발생된 신호를 이용하여 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)를 조작한다.
상기 선박 제어 유닛(20)은 제2 무선 통신 모듈(22)을 포함한다. 상기 제2 무선 통신 모듈(22)은 상기 제2 무선 통신 모듈(22)은 상기 원격 제어를 위해 필요한 데이터를 외부로 전송하고, 외부로부터 원격 제어에 필요한 데이터를 수신한다. 즉, 상기 제2 무선 통신 모듈(22)은 상기 선박 제어 유닛(20)의 내부의 구성요소, 예컨대 상기 선박 제어 모듈(21)과는 통신하면서, 상기 선박 제어 모듈(21)로부터 정보를 전송받거나, 외부로부터 수신된 정보를 상기 선박 제어 모듈(21)로 전송한다.
원격 제어 유닛(30)은 상기 선박(1)을 상기 선박 제어 유닛(20)과 이격된 위치에서 제어하도록 한다. 상기 원격 제어 유닛(30)은 상기 선박 제어 유닛(20)과 이격된 위치에서 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 작동을 제어하게 된다. 즉, 상기 사용자가 상기 원격 제어 유닛(30)을 휴대한 상태에서는 상기 선박(1)의 조타실의 외부에서 다른 작업을 수행하다가 상기 원격 제어 유닛(30)을 이용하여 상기 선박(1)의 운항을 무선으로 원격 제어한다.
상기 원격 제어 유닛(30)은 상기 선박 제어 유닛(20)으로부터 선박의 현재 상태에 관한 정보를 입력받고, 상기 사용자가 상기 선박 제어 유닛(20)과 이격된 위치, 즉 선박(1)에서 조타실이 아닌 위치에서 상기 선박(1)의 운항을 제어한다. 상기 원격 제어 유닛(30)은 상기 사용자가 휴대한 상태에서 상기 원격 제어 유닛(30)을 조작하여 상기 선박 제어 유닛(20)을 제어한다.
상기 원격 제어 유닛(30)은 상기 선박 제어 유닛(20)과 무선통신으로 연결된다. 상기 원격 제어 유닛(30)에는 상기 선박 제어 유닛(20)의 제2 무선 통신 모듈(22)과 무선통신하는 제2 무선 통신 모듈(32)이 구비된다.
상기 제2 무선 통신 모듈(32)은 상기 원격 제어 유닛(30)의 내부에서는 상기 원격 제어 유닛(30)의 내부에 구비된 구성요소, 예컨대 상기 원격 제어 모듈(31)로 상기 선박 제어 유닛(20)으로부터 수신된 정보를 전송하고, 상기 원격 제어 모듈(31)로부터 상기 선박 제어 유닛(20)으로 전송할 정보를 수신한다.
상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)은 상기 원격 제어 유닛(30)을 통하여 무선으로 원격 제어할 수 있도록 서로 무선통신하도록 한다. 상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)이 서로 무선통신함으로써 상기 사용자는 유선방식으로 원격 제어하는 것에 비하여 더욱 편리하게 상기 선박(1)의 운항을 제어할 수 있다.
사기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)은 근거리 무선 통신으로 서로 통신하도록 한다. 일정규모 이상의 선박에서는 선박의 운항을 전담하는 인력이 상시 조타실에 위치하여 선박의 운항을 전담한다. 그러나, 소형 선박에서는 그럴 수 없기 때문에, 본 발명은 상기 선박(1)에 소수의 인력, 예컨대 선장 1인이 상기 선박(1)의 운항과 함께 다른 작업도 수행하는 경우, 이를 지원하기 위한 것이므로, 상기 선박(1)은 소형이 될 것이므로, 상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)은 근거리 무선 통신방식으로 서로 통신한다.
특히, 상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)은 서로 지그비(ZIGBEE) 방식으로 무선 통신 하도록 한다.
상기 지그비 방식은 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준 중 하나를 말한다. 상기 지그비 방식은 저속이지만, 저비용, 저전력의 무선 망을 이용한다. 저속이지만, 상기 지그비 방식은 기계장치들을 서로 연결하는데 필요한 통신 데이터를 처리하기 적합하고, 텍스트 데이터를 안정적으로 송수신 할 수 있도록 설계되었기 때문에, 음성/영상 신호를 전송하는 다른 무선 통신에 비하여 저속이어도 상기 선박을 제어하는데 필요한 데이터를 효율적으로 전달할 수 있다.
상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)은 하드웨어적으로는 각각 지그비 통신 모듈의 형태로 제공된다. 상기 제2 무선 통신 모듈(22)은 상기 선박 제어 유닛(20)을 구성하는 보드의 일측에 실장되거나, 별도의 모듈에 제공되어 서로 연결될 수 있다. 이는 제2 무선 통신 모듈(32)에서도 마찬가지이다.
상기 지그비 방식은 홈네트워크, 지능형 빌딩 등에서는 1:N으로 통신하지만, 본 발명에서는 상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 상기 제2 무선 통신 모듈(32)이 서로 1:1로 통신하도록 한다.
한편, 상기 원격 제어 유닛(30)에는 상기 선박(1)의 운항을 위해 상기 사용자가 조작하는 입력모듈(33)와 상기 선박 제어 유닛(20)으로부터 전송된 정보를 표시하는 디스플레이(34)를 구비할 수 있다.
상기 입력모듈(33)은 상기 사용자가 상기 선박(1)의 속도, 방향을 제어하기 위해 레버, 버튼 등이 설치되고, 상기 사용자는 상기 입력모듈(33)을 조작하여 상기 선박(1)의 운항을 제어한다.
상기 디스플레이(34)는 상기 사용자에게 상기 선박(1)의 운항에 필요한 정보를 표시한다. 상기 사용자가 조타실의 외부에 위치한 상태에서는 암초, 부표 등을 육안으로 식별하고, 이에 따라 원하는 속도와 방향으로 제어할 수도 있다. 하지만, 상기 선박(1)의 현재 상태에 관한 정보, 예컨대, 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 현재 상태를 상기 디스플레이(34)를 통하여 제공함으로써, 상기 선박(1)의 운항을 더 편리하게 할 수 있다. 아울러, 상기 디스플레이(34)에는 상기 선박(1)의 운항과 관련된 다른 정보도 함께 표시되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 선박용 무선 조타 시스템의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
상기 선박 제어 유닛(20)과 상기 원격 제어 유닛(30)은 서로 무선 통신을 하기 위해 연결초기화 과정이 수행된다. 예컨대, 상기 선박 제어 유닛(20)과 상기 원격 제어 유닛(30)이 전원이 온(ON)되면 자동으로 연결되도록 미리 설정할 수 있다.
상기 선박 제어 유닛(20)과 상기 원격 제어 유닛(30)이 서로 연결되면, 기본적을 제어를 수행하기 위한 데이터를 서로 통신하게 된다.
이후, 상기 사용자는 상기 원격 제어 유닛(30)을 이용하여 상기 선박(1)을 운항시킨다. 상기 원격 제어 유닛(30)의 원격 제어 모듈(31)은 상기 선박(1)의 운항에 필요한 제어신호를 생성하여, 상기 제2 무선 통신 모듈(32)을 통하여 상기 제2 무선 통신 모듈(22)로 전송하고, 상기 선박 제어 모듈(21)은 전송된 데이터로 상기 선박(1)을 제어한다. 한편, 상기 선박 제어 모듈(21)은 현재 선박(1)의 상태. 특히 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)의 현재 상태에 대한 정보를 상기 제2 무선 통신 모듈(22)을 통하여 상기 제2 무선 통신 모듈(32)로 전송하고, 이는 상기 원격 제어 모듈(31)로 전송된다. 이는 상기 선박(1)이 운항중인 상태에서는 주기적으로 계속 진행된다.
상기 선박(1)이 운항하기 시작하면, 상기 원격 제어 유닛(30)은 상기 선박 제어 유닛(20)으로부터 입력된 데이터를 상기 원격 제어 유닛(30)에서 상기 선박 제어 유닛(20)으로 전송한 데이터와 동일한 지를 판단한다.
만약, 상기 2개의 데이터가 동일하다면, 상기 원격 제어 유닛(30)의 제어대로 상기 선박(1)이 제어되어 있는 것으로 볼 수 있다.
한편, 상기 2개의 데이터가 동일하지 않다면, 상기 원격 제어 유닛(30)의 제어대로 상기 선박(이 제어되지 않는 것이므로, 상기 원격 제어 유닛(30)은 상기 선박 제어 유닛(20)으로 이를 전송한다.
상기 선박 제어 유닛(20)의 선박 제어 모듈(21)은 상기 원격 제어 유닛(30)으로부터 데이터가 수신되면 서로 통신에 에러 여부를 체크한다. 통신에 에러가 없는 것으로 판단되면, 상기 원격 제어 유닛(30)으로부터 상기 2개의 데이터의 비교값을 상기 구동부(11), 상기 동력전달부(12) 및 상기 조타부(13)로 전송하여, 수정된 데이터로 제어하여, 상기 원격 제어 유닛(30)의 제어대로 상기 선박이 운항되도록 한다.
만약, 상기 선박 제어 모듈(21)이 상기 제2 무선 통신 모듈(22)과 제2 무선 통신 모듈(32)에 에러가 있는 것으로 판단되면, 상기 2개의 데이터가 차이가 있더라도, 이는 통신 에러에 기인한 것으로 보고, 다음 데이터의 수신을 기다린다.
이와 같이, 선박 제어 유닛(20)과 원격 제어 유닛(30)을 무선 통신으로 연결되도록 하여 상기 선박(1)의 조타실이 아닌 위치에서 상기 선박(1)의 운항을 제어함으로써, 장소에 구애를 받지 않고 소형 선박에서 소수의 인력이 다른 작업중 조타실로 이동하지 않고도 선박(1)을 제어할 수 있다.
또한, 케이블을 사용하는 유산 방식에 비하여, 상기 선박 제어 유닛이나 상기 원격 제어 유닛에 케이블과 연결되는 부위가 없으므로, 방수에 유리하고, 케이블에 수분의 유입으로 발생되는 문제점을 해소할 수 있다.
아울러, 상기 사용자는 조타실의 외부에서 작업중, 위험상황, 예컨대 갑자기 암초나 부표를 발견한 경우, 조타실로 이동하지 않고도 그 자리에서 바로 선박의 운항을 제어함으로써, 안전성이 높아진다.
1 : 선박
11 : 구동부
12 : 동력전달부
13 : 조타부
20 : 선박 제어 유닛
21 : 선박 제어 모듈
22 : 제1 무선 통신 모듈
30 : 원격 제어 유닛
31 : 원격 제어 모듈
32 : 제2 무선 통신 모듈
33 : 입력모듈
34 : 디스플레이

Claims (6)

  1. 선박의 운항에 필요한 구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 발생된 동력을 추진수단을 전달하는 동력전달부와, 상기 선박의 진행 방향을 제어하는 조타부의 작동을 제어하는 선박 제어 유닛과,
    상기 선박 제어 유닛과 이격된 위치에서 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 작동을 제어하는 원격 제어 유닛을 포함하고,
    상기 원격 제어 유닛과 상기 선박 제어 유닛은 각각 상기 원격 제어 유닛으로부터 발생되는 제어신호를 상기 선박 제어 유닛으로 전송하기 위해 무선 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 무선 조타 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선박 제어 유닛에는 상기 원격 제어 유닛으로부터 발생된 제어신호를 수신하는 제2 무선 통신 모듈이 구비되고,
    상기 원격 제어 유닛에는 상기 원격 제어 유닛으로부터 발생되는 제어신호를 상기 선박 제어 유닛으로 전송하는 제2 무선 통신 모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 무선 조타 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 무선 통신 모듈은 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 상태를 상기 제2 무선 통신 모듈로 전송하고,
    상기 제2 무선 통신 모듈은 상기 제2 무선 통신 모듈로부터 전성된 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 상태를 수신하는 것을 특징으로 하는 선박용 무선 조타 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 무선 통신 모듈과 상기 제2 무선 통신 모듈은 지그비(ZIGBEE)방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 선박용 무선 조타 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 원격 제어 모듈은 상기 원격 제어 모듈에서 상기 선박 제어 유닛으로 송신한 데이터와 상기 선박 제어 유닛으로부터 수신된 데이터에 차이가 있으면, 이를 상기 선박 제어 모듈로 전송하고,
    상기 선박 제어 모듈은 상기 2개의 데이터에 차이가 있으면, 그 차이가 없어지도록 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 무선 조타 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 선박 제어 모듈은 상기 제2 무선 통신 모듈과 상기 제2 무선 통신 모듈 사이의 에러 여부를 체크하고,
    에러가 없으면 상기 구동부, 상기 동력전달부 및 상기 조타부의 제어하고,
    에러가 있으면 상기 원격 제어 유닛으로부터 수신된 데이터를 버리고, 다음 데이터의 수신을 대기하는 것을 특징으로 하는 선박용 무선 조타 시스템.



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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010000734U (ko) 1999-06-17 2001-01-15 이선우 선박용 자동 조타장치

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