KR20200004628A - System and method for providing optimized vessel seaway and computer-readable recording medium thereof - Google Patents

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KR20200004628A
KR20200004628A KR1020180077737A KR20180077737A KR20200004628A KR 20200004628 A KR20200004628 A KR 20200004628A KR 1020180077737 A KR1020180077737 A KR 1020180077737A KR 20180077737 A KR20180077737 A KR 20180077737A KR 20200004628 A KR20200004628 A KR 20200004628A
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a system for deriving an optimal course of a ship derives an optimal course of a ship by a ship optimal course deriving device to derive an optimal course of a ship and a device database to store various data of the ship optimal course deriving device. The device database stores data of the ship, sailing information and limiting conditions, a two-dimensional resistance response function for measuring or analyzing a resistance response of a ship in accordance with the frequency and direction of an environmental factor, and two-dimensional environment spectrum information representing the distribution of the environmental factor taking into consideration the characteristics of the sea in accordance with the frequency and direction at a prescribed location. The ship optimal course deriving device uses the data of the ship and the sailing information to calculate an initial sailing path, and divides the calculated initial sailing path into a plurality of unit distances to derive optimized paths for the divided unit distances. The derivation of the optimized paths derives a plurality of candidate courses for each unit distance and selects a path minimizing fuel oil consumption (FOC) by the two-dimensional resistance response function and the two-dimensional environment spectrum information among the derived plurality of candidate courses as a final path candidate.

Description

선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING OPTIMIZED VESSEL SEAWAY AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM THEREOF}SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING OPTIMIZED VESSEL SEAWAY AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM THEREOF}

본 발명은 선박의 운항 경로에 따라 변화하는 해역의 환경 변화를 고려하여 최적항로 도출의 정확도를 높일 수 있는 선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법과, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for deriving an optimal route for a vessel that can increase the accuracy of deriving an optimal route in consideration of environmental changes in a sea area that changes according to a vessel's flight path, and a computer program for executing the method on a computer. And a computer readable recording medium.

선박은 물 위로 이동할 수 있는 구조물, 넓게는 물 위의 교통기관을 총칭한다. 종래의 항로 시스템은 전자 해도 상의 최단의 경로를 검색하여 제공할 뿐이었으나, 최근에는 기상 정보를 이용한 경제적인 항로를 제공하는 기술이 개발되고 있다.A ship is a general term for a structure that can move on water, and broadly for transportation on water. The conventional route system has only searched and provided the shortest route on the electronic chart, but recently, a technology for providing an economic route using weather information has been developed.

한국 공개특허 제2011-0103082호(특허문헌 1)에서는 연료 소모량을 기초로 경제 운항 경로를 제공할 수 있는 선박 항로 제공방법 및 선박 항로 제공 시스템을 개시하고 있다. 상기 특허문헌 1에서는 출발지와 목적지인 운항 정보에 기초하여 복수의 운항 경로를 생성하고, 생성된 복수의 운항 경로에 대한 기상 정보를 취득하여 복수의 운항 경로 각각에 대한 연료 소모량을 예측한 후, 최저 연료 소모량이 예측되는 운항 경로를 경제 운항 경로로 선택하는 방법 및 시스템을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 2011-0103082 (Patent Document 1) discloses a ship route providing method and a ship route providing system that can provide an economic navigation route based on fuel consumption. In Patent Document 1, a plurality of flight paths are generated on the basis of flight information as a starting point and a destination, and weather information about the generated flight paths is acquired to predict fuel consumption for each of the flight paths, Disclosed are a method and a system for selecting a navigation route for which fuel consumption is predicted as an economic route.

상기 특허문헌 1의 경우 기상 정보의 실시간 변화에 의해 연료 소모량이 출항 이전의 예측 값과 상이하게 변경될 수 있는 문제점이 있다.In the case of Patent Document 1, there is a problem that the fuel consumption may be changed differently from the predicted value before sailing due to the real-time change of weather information.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국 등록특허 제10-1556723호(특허문헌 2)에서는 데이터베이스에 저장된 연료 소모량 이력 데이터를 이용하여 실시간 기상 정보에 부합되는 에너지 맵을 생성하고, 생성된 에너지 맵과 화물 적재량에 상응하여 선박이 물에 잠긴 깊이 등의 위험 정보를 감안하는 선박의 최적 항로 결정 장치가 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Patent No. 10-1556723 (Patent Document 2) uses the fuel consumption history data stored in the database to generate an energy map corresponding to the real-time weather information, and to the generated energy map and cargo load Correspondingly, a device for determining the optimum route of a ship is disclosed which takes into account risk information such as the depth of the ship being submerged.

그러나 상기 특허문헌 2의 경우에 있어서도 실시간 기상 정보에 부합하는 에너지 맵을 생성함에 있어 실제적으로 소비된 연료 소모량 이력 데이터를 데이터베이스로 구축하거나, 이를 기초로 미리 지정된 범위 내의 값으로 변환된 연료 소모량 값을 통해 도출하는 것으로 기재되어 있어 있을 뿐이어서 실시간 기상 정보에 따른 연료소모량 즉, 선박의 운항성능을 구하는 방법은 구체적으로 개시되어 있지 않다.However, even in the case of Patent Document 2, in generating an energy map corresponding to real-time weather information, the fuel consumption history data that is actually consumed is constructed as a database, or based on the fuel consumption value converted into a value within a predetermined range based on this. It is only described as deriving through the fuel consumption according to the real-time weather information, that is, a method for obtaining a ship's operating performance is not specifically disclosed.

한편, 선박의 엔진은 선박의 운항성능을 예측하여, 요구되는 운항성능을 만족할 수 있는 용량으로 선정하게 된다. 이러한 선박의 운항성능은 정수 중 성능에 바람, 파도, 조류 등과 같은 환경 영향을 특정 배율(sea margin)로 곱해주거나, 선박이 운항하는 전 해역에서 이상화된 주파수의 함수인 1차원 환경 스펙트럼을 사용한 간단한 예측 식으로 산출하고 있다. On the other hand, the engine of the ship predicts the operating performance of the vessel, it is selected to a capacity that can satisfy the required operating performance. The operating performance of these vessels can be determined by multiplying the water's performance by a certain sea margin by environmental effects such as wind, waves, and tides, or by using a one-dimensional environmental spectrum that is a function of the idealized frequency in the entire sea area in which the vessel operates. It is calculated by the prediction formula.

그러나 선박이 운항 중 경로에 따라 조우하게 되는 파도나 바람, 조류, 너울 등의 조건이 매우 다양하기 때문에, 최적항로를 도출하기 위해서는 선박의 운항 경로에 따라 해역에 따른 환경 변화를 고려할 필요가 있다.However, since conditions such as waves, wind, tidal currents, and scales vary depending on the route of the ship, it is necessary to consider the environmental changes according to the sea area according to the ship's route in order to derive the optimum route.

도 1은 종래 방식에 따른 환경 영향(저항)의 계산을 구하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a method for obtaining a calculation of environmental influence (resistance) according to a conventional method.

도 1에 도시한 바와 같이 선박에 미치는 환경영향을 예측하기 위해서는 주파수에 따른 선박의 저항응답을 모형시험 또는 시뮬레이션 시험을 통해 계측하거나 해석한 저항응답함수와, 환경인자의 분포를 나타내는 환경 스펙트럼의 곱으로 구할 수 있으며, 환경인자는 파도(너울을 포함), 바람 등일 수 있다. 이 경우 1차원 환경 스펙트럼은 선박의 운항 경로가 고려되지 않은 값으로 선박이 운항하는 전 해역에 걸쳐 이상적으로 도출된 주파수의 함수로서 파도의 경우 피어슨 모스코비치의 1차원 스펙트럼을 사용하며, 바람의 경우 OCIMF(국제정유사해운포럼, Oil Companies International Marin Forum)에서 권고하는 1차원 스펙트럼을 사용하고 있다.As shown in FIG. 1, in order to predict the environmental impact on a ship, the resistance response function measured or analyzed by a model test or a simulation test of a ship's resistance response according to a frequency and a product of an environmental spectrum indicating a distribution of environmental factors The environmental factors may be waves (including shells), wind, and the like. In this case, the one-dimensional environmental spectrum is a value that does not take into account the ship's flight path and uses Pearson Moskovitch's one-dimensional spectrum as a function of the frequency ideally derived over the entire sea area in which the ship operates. It uses a one-dimensional spectrum recommended by the OCIMF (Oil Companies International Marin Forum).

그러나 지구의 전 해역을 하나의 스펙트럼만 가지고 산출하기 때문에 항로에 따른 지역별, 해역별 영향이나 계절에 따른 영향을 반영할 수 없고, 환경인자 즉, 바람이나 파도의 입사 방향과 주기에 다른 2차원적 분포를 고려할 수 없는 문제점이 있다.However, since the whole sea area of the earth is calculated with only one spectrum, it cannot reflect regional or sea area influences or seasonal influences along the route, and two-dimensional distribution of environmental factors, that is, the direction and period of incidence of wind or waves There is a problem that can not be considered.

종래 방식에 따를 경우 결과적으로 환경인자는 하나의 방향에 응집되어 선박에 영향을 주는 것으로 해석될 수 있어 환경인자에 의해 선박에 미치는 힘을 과도하게 추정하게 되고 이로 인해 선박의 운항성능, 즉 연료소모량의 예측 정확도 역시 떨어지는 문제가 있다.As a result, according to the conventional method, the environmental factors may be interpreted as affecting the ship by condensing in one direction, resulting in overestimation of the force exerted on the ship by environmental factors. Also has a problem of low prediction accuracy.

따라서 선박의 최적항로를 도출함에 있어 운항 경로에 따라, 선박에 요구되는 운항성능을 정확하게 예측할 수 있는 방법이 요구되고 있고, 이러한 운항성능을 반영한 최적항로의 도출방법에 대한 개발이 시급한 실정이다.Therefore, in deriving the optimum route of the ship, there is a demand for a method that can accurately predict the operational performance required for the ship according to the navigation route, and it is urgent to develop a method for deriving the optimal route that reflects the operational performance.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 운항 경로에 따른 해역의 특성이 고려된 2차원 환경 스펙트럼을 선박의 운항성능 예측에 활용하여 보다 정확하게 선박의 운항성능을 예측할 수 있고 이를 통해 선박의 최적 운항경로를 도출하는 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to use the two-dimensional environmental spectrum in consideration of the characteristics of the sea area according to the navigation route of the ship to utilize the ship's operating performance prediction more accurately The present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a system and method for predicting flight performance and deriving an optimum flight path of a ship, and a computer program for executing the method on a computer.

본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적항로 예측 시스템은, 선박의 최적항로를 도출하기 위한 선박 최적항로 도출 장치 및 상기 선박 최적항로 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 선박의 최적항로를 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 상기 선박의 데이터, 운항정보 및 제한조건과, 환경인자의 주파수와 방향에 따른 선박의 저항응답을 계측 또는 해석한 2차원 저항응답함수와, 소정 위치에서의 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보가 저장되어 있으며, 상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출하고, 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출하되, 상기 최적화 경로의 도출은 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 2차원 저항응답함수와 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 FOC(Fuel Oil Consumption)가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 한다.The optimal route prediction system of a ship according to an aspect of the present invention, the vessel optimum route deriving apparatus for deriving the optimum route of the vessel and the device to store various data of the vessel optimum route deriving apparatus by the device database that stores the optimal route of the vessel A system for deriving, wherein the device database includes a two-dimensional resistance response function that measures or interprets the resistance response of the ship according to the ship's data, navigation information and constraint conditions, the frequency and direction of environmental factors, and the frequency at a predetermined position. Two-dimensional environment spectrum information indicating the distribution of environmental factors in consideration of the characteristics of the sea area according to the direction and the direction is stored, and the ship optimal route derivation device calculates the initial flight route using the data and operation information of the vessel The divided unit by dividing the calculated initial flight route into a plurality of unit distances Each of the optimization paths is derived, and the derivation of the optimization paths is performed by deriving a plurality of candidate routes at each unit distance and by using the two-dimensional resistance response function and the two-dimensional environment spectrum information in the derived plurality of candidate routes. It is characterized by selecting a path that minimizes the fuel oil consumption (FOC) as a final path candidate.

또한, 상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함하며, 상기 제한조건은 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the ship's data includes any one or more of the ship's linear information, the ship's propeller information, the ship's submerged superstructure information, the ship's speed and direction information, the surface area and the main resources of the engine, the flight information It includes a point and an arrival point, the restriction may include any one or more of sailing time, exercise conditions, land zone status, dangerous zone status and borderline.

또한, 상기 초기운항 경로는 물리적으로 최단 거리일 수 있다.In addition, the initial flight route may be the physically shortest distance.

또한, 상기 환경인자는 파도와 바람을 포함하고, 상기 소정 위치는 경도와 위도로 특정되며, 상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.In addition, the environmental factors include waves and wind, the predetermined position is specified by the longitude and latitude, the FOC can be calculated through the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 상기 최적화 경로의 도출은 상기 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 상기 경도와 위도로 특정된 위치에서의 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보와 상기 2차원 저항응답함수의 곱을 적분하여 도출한 환경 저항값을 비교하여 상기 환경 저항값이 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정할 수 있다.Further, the derivation of the optimization path derives a plurality of candidate routes in a combination of directions and velocities for each of the divided unit distances, and at the positions specified in the longitude and latitude for each of the derived plurality of candidate routes. The final path candidate may be selected by comparing the environmental resistance value obtained by integrating the product of the 2D environmental spectrum information and the 2D resistance response function.

또한, 상기 최적화 경로의 도출은 상기 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 상기 경도와 위도로 특정된 위치에서의 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보와 상기 2차원 저항응답함수의 곱을 적분하여 도출한 환경 저항값을 비교하여 상기 환경 저항값이 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정할 수 있다.Further, the derivation of the optimization path derives a plurality of candidate routes in a combination of directions and velocities for each of the divided unit distances, and at the positions specified in the longitude and latitude for each of the derived plurality of candidate routes. The final path candidate may be selected by comparing the environmental resistance value obtained by integrating the product of the 2D environmental spectrum information and the 2D resistance response function.

또한, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하는지 여부를 판단하여 위반하지 않는 경우 선박의 최적항로로 도출할 수 있다.In addition, it is possible to determine whether the path selected as the final path candidate violates the restriction condition, and if the path is not violated, it may be derived as the optimal route of the ship.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적항로 도출 방법은, 환경인자의 주파수와 방향에 따른 선박의 2차원 저항응답함수와 소정 위치에서의 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 선박의 최적항로를 도출하는 방법으로서, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 입력하는 제 1 단계; 상기 입력된 선박의 데이터 및 운항정보를 통해 초기운항 경로를 산출하는 제 2 단계; 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하는 제 3 단계; 및 상기 분할된 단위 거리에 각각 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계; 를 포함하고, 상기 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계는 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수개의의 후보 항로에서 상기 2차원 저항응답함수와 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for deriving the optimum route of the ship according to an aspect of the present invention, the environmental factor considering the two-dimensional resistance response function of the ship according to the frequency and direction of the environmental factor and the sea area characteristics according to the frequency and direction at a predetermined position CLAIMS 1. A method for deriving an optimum route of a ship through two-dimensional environment spectrum information representing a distribution of the first method, comprising: a first step of inputting data and navigation information of the ship; A second step of calculating an initial flight route based on the input vessel data and operation information; Dividing the calculated initial flight route into a plurality of unit distances; And a fourth step of deriving an optimization path for each of the divided unit distances. And a fourth step of deriving the optimization path comprises deriving a plurality of candidate routes at each of the unit distances, and extracting the two-dimensional resistance response function and the two-dimensional environment spectrum information from the plurality of candidate routes. Through this, the path that minimizes the FOC is selected as the final path candidate.

또한, 상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함할 수 있다.In addition, the ship's data includes one or more of the ship's linear information, the ship's propeller information, the ship's submerged superstructure information, the ship's speed and direction information, the surface area and the main resources of the engine, the operation information is the departure It may include a point of arrival and a point of arrival.

또한, 상기 초기운항 경로를 산출하는 제 2 단계는 물리적으로 최단 거리를 초기운항 경로로 산출하는 것일 수 있다.In addition, the second step of calculating the initial flight path may be to calculate the physically shortest distance as the initial flight path.

또한, 상기 환경인자는 파도와 바람을 포함하고, 상기 소정 위치는 경도와 위도로 특정되며, 상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.In addition, the environmental factors include waves and wind, the predetermined position is specified by the longitude and latitude, the FOC can be calculated through the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, 상기 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계는 상기 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 상기 경도와 위도로 특정된 위치에서의 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보와 상기 2차원 저항응답함수의 곱을 적분한 환경 저항값을 비교하여 상기 환경 저항값이 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것일 수 있다.In addition, the fourth step of deriving the optimization path derives a plurality of candidate routes in a combination of directions and velocities for each of the divided unit distances, and specifies the longitude and latitude for each of the derived plurality of candidate routes. By comparing the environmental resistance value obtained by integrating the product of the two-dimensional environmental spectral information and the two-dimensional resistance response function at a predetermined position, it may be to select a path that minimizes the environmental resistance value as a final path candidate.

또한, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 제한조건을 위반하는지 여부를 판단하는 제 5 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include a fifth step of determining whether the path selected as the final path candidate violates the constraint.

또한, 상기 제 5 단계에서, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하지 않는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로를 선박의 최적항로로 도출하고, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로 다음으로 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정할 수 있다.In addition, in the fifth step, when it is determined that the path selected as the final path candidate does not violate the constraint, the path selected as the final path candidate is derived as the optimum route of the ship, and as the final path candidate. If it is determined that the selected path violates the constraint, the path having the smallest FOC after the path selected as the final path candidate may be selected as the final path candidate.

또한, 상기 제한조건은 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the restriction conditions may include any one or more of the sailing time, exercise conditions, whether the land area, whether the danger zone and whether the border line.

또한 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.In addition, a computer-readable recording medium having a computer program recorded thereon for executing the method for deriving an optimum route of a ship according to the present invention can be provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수 성분에 따른 1차원 스펙트럼을 사용한 종래의 선박 운항성능 해석 방법을 개선하여, 선박의 운항 경로에 따라 변화하는 주파수와 방향성을 함께 고려한 2차원 스펙트럼을 활용함으로써 선박의 운항성능을 보다 정확히 예측할 수 있는 동시에, 운항 경로에 따라 선체에 가해지는 정확한 저항을 구할 수 있으므로 연료 소모량을 정확하게 예측할 수 있고 결과적으로 연료 절감을 극대화한 최적항로를 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by improving the conventional method of analyzing the ship navigation performance using the one-dimensional spectrum according to the frequency component, by utilizing the two-dimensional spectrum in consideration of the frequency and direction that changes according to the ship's flight route It is possible to predict the operating performance of the ship more accurately and to obtain the exact resistance applied to the hull according to the flight route, so that the fuel consumption can be accurately predicted and the optimal route that maximizes the fuel savings can be derived.

또한, 1차원 스펙트럼의 경우 2차원 스펙트럼에 비해 환경의 방향성 분포를 고려할 수 없기 때문에 환경의 영향을 과도하게 추정하는 경향이 있으나, 본 발명에서는 2차원 스펙트럼을 활용함으로써 요구되는 운항성능을 정확히 예측할 수 있어 이를 통해 과도하게 산정된 엔진 용량을 줄일 수 있다.In addition, the one-dimensional spectrum tends to overestimate the influence of the environment because it cannot consider the directional distribution of the environment compared to the two-dimensional spectrum, but in the present invention, it is possible to accurately predict the required flight performance by utilizing the two-dimensional spectrum. This can reduce overestimated engine capacity.

도 1은 종래 방식에 따른 환경 영향(저항)의 계산을 구하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 환경 영향(저항)의 계산을 구하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 주파수와 방향에 따른 선박의 저항응답을 계측 또는 해석한 예를 도시한 도면이다.
도 6은 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
1 is a diagram schematically showing a method for obtaining a calculation of environmental influence (resistance) according to a conventional method.
2 is a diagram schematically showing a method for obtaining a calculation of environmental influence (resistance) according to the present invention.
3 is a block diagram of a system for deriving an optimum route of a ship according to the present invention.
4 is a view schematically showing a method for deriving an optimum route of a ship according to the present invention.
5 is a diagram showing an example of measuring or analyzing the resistance response of the ship according to the frequency and direction.
6 is a diagram showing a two-dimensional environmental spectrum showing the distribution of environmental factors in consideration of the characteristics of the sea area according to frequency and direction.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

및/또는 이라는 용어가 등장하는 경우 이는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.When the term and / or appears, this includes any combination of a plurality of related description items or a plurality of related description items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in the middle. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the term “comprises” or “having” is intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하에서, 도 2 내지 6을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 2 to 6 will be described in detail the system and method for deriving the optimum route of the ship according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 환경 영향(저항)의 계산을 구하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 주파수와 방향에 따른 선박의 저항응답을 계측 또는 해석한 예를 도시한 도면이며, 도 6은 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼을 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a method for calculating the environmental impact (resistance) according to the present invention, Figure 3 is a block diagram of the system for deriving the optimum route of the ship according to the present invention, Figure 4 is a ship according to the present invention 5 is a diagram schematically illustrating a method of deriving an optimal route of FIG. 5, which is a view illustrating an example of measuring or analyzing a resistance response of a ship according to frequency and direction, and FIG. 6 illustrates characteristics of a sea area according to frequency and direction. It is a figure which shows the two-dimensional environmental spectrum which shows distribution of environmental factors.

선박의 운항성능을 산출하기 위해서는 정수 중 성능에 바람, 파도, 조류 등과 같은 환경 영향을 특정 배율(sea margin)로 곱해주거나, 선박이 운항하는 전 해역에서 환경인자의 이상화된 분포를 나타내는 주파수의 함수인 1차원 스펙트럼과 주파수에 따른 선박의 저항응답을 계측 혹은 해석한 저항응답함수의 곱을 적분하여 도출한 환경 저항값을 가지고 계산하여야 하나, 본 발명에서는 선박의 운항 경로에 따라 변화하는 주파수와 방향성을 모두 고려한 2차원 환경 스펙트럼정보가 고려되는 점에 특징이 있다.To calculate the ship's operating performance, multiply the environmental performance such as wind, waves, and tidal currents by a certain sea margin, or as a function of the frequency representing the idealized distribution of environmental factors in the sea area where the ship operates. It should be calculated with the environmental resistance value derived by integrating the product of the resistance response function measured or interpreted by the vessel's resistance response according to the 1-dimensional spectrum and frequency. It is characteristic that two-dimensional environmental spectral information is considered.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템은, 선박의 최적항로를 도출하기 위한 선박 최적항로 도출 장치 및 상기 선박 최적항로 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스로 구성된다.As shown in FIG. 3, an optimal route deriving system of a ship according to an aspect of the present invention includes an apparatus for deriving a vessel optimum route for deriving an optimal route of a vessel and various data of the vessel optimum route deriving apparatus. It consists of a database.

상기 장치 데이터베이스에는 상기 선박의 데이터, 운항정보 및 제한조건과, 환경인자의 주파수와 방향에 따른 선박의 저항응답을 계측 또는 해석한 2차원 저항응답함수와, 소정 위치에서의 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보가 저장되어 있다.The device database includes a two-dimensional resistance response function that measures or interprets the vessel's data, navigation information, and constraints, the resistance response of the vessel according to the frequency and direction of the environmental factors, and the sea area according to the frequency and direction at a predetermined position. Two-dimensional environmental spectral information indicating the distribution of environmental factors considering the characteristics of is stored.

환경인자는 파도, 바람, 조류 또는 너울일 수 있고, 바람직하게는 파도 또는 바람일 수 있다.The environmental factors may be waves, winds, algae or scales, preferably waves or winds.

선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요 재원 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The ship's data may include any one or more of ship's linear information, ship's propeller information, ship's submerged superstructure information, ship's speed and direction information, surface area and engine's primary resources.

운항정보는 선박의 출발지점과 도착지점을 포함할 수 있다.The flight information may include the ship's departure point and arrival point.

제한조건은 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험지역여부 및 국경선여부 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 선박의 운항항로를 설정함에 있어 제한을 가할 수 있는 정보를 포함하며, 앞서 열거한 사항에 한정되는 것은 아니다.Constraints may include any one or more of sailing time, exercise conditions, land zones, hazardous areas and borderlines, and include information that may limit the establishment of the vessel's route. It is not limited to the matter.

선박 최적항로 도출 장치는, 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출한다. 이때 초기운항 경로는 물리적으로 최단 거리일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 기술에 따라 다양한 방법과 알고리즘을 적용하여 초기운항 경로를 산출할 수 있다.The ship optimum route deriving apparatus calculates an initial flight route using the data and the navigation information of the ship. In this case, the initial flight route may be the physically shortest distance. However, the present invention is not limited thereto, and the initial flight path may be calculated by applying various methods and algorithms according to a known technique.

이어서 상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하고 이렇게 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출한다.Subsequently, the vessel optimum route deriving apparatus divides the initial flight route into a plurality of unit distances and derives each optimization route in the divided unit distances.

여기서 단위 거리란 선박의 출발지점과 도착지점을 고려하여 선박의 항로를 결정함에 있어 항로를 등간격의 복수 구간을 구획하고 구획된 복수의 구간 중 최소 단위가 되는 거리를 의미하며 통상 선박이 6시간 동안 운항할 수 있는 거리 또는 200km일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며 선박의 운항 거리에 따라 적절한 거리로 구간을 구획할 수 있음은 물론이다.Here, the unit distance means a distance that divides a plurality of sections at equal intervals and becomes the minimum unit among a plurality of divided sections in determining the route of the ship in consideration of the departure point and the arrival point of the vessel. It may be a distance that can be operated during or 200km, and is not limited thereto, and of course, the section may be divided into an appropriate distance according to the operating distance of the ship.

상기 최적항로 도출 장치는 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출한다. 이때 최적화 경로는 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 이렇게 도출된 복수개의 후보 항로에서 해당 항로가 위치하는 지역의 2차원 환경 스펙트럼 정보와 2차원 저항응답함수를 통해 FOC(Fuel Oil Consumption)가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정한다.The optimum route deriving device derives each optimization path in the divided unit distance. At this time, the optimization path derives a plurality of candidate routes at each unit distance, and the FOC (Fuel Oil Consumption) is derived from the two-dimensional environmental spectrum information and the two-dimensional resistance response function of the region in which the corresponding routes are located. The minimum path is selected as the final path candidate.

앞서 언급한 바와 같이, 종래 선박의 운항성능을 산출함에 있어 환경인자의 분포를 나타내는 스펙트럼은 주파수에 따른 1차원 스펙트럼을 사용하고 있고, 구체적으로 파도는 피어슨 모스코비치의 스펙트럼을, 바람은 OCIMF에서 권고하는 스펙트럼을 사용하고 있고 https://wikiwaves.org/Ocean-Wave_Spectra 를 참조할 수 있다.As mentioned above, the spectrum representing the distribution of environmental factors uses the one-dimensional spectrum according to the frequency in calculating the operational performance of the conventional vessel. I'm using Spectrum, and https://wikiwaves.org/Ocean-Wave_Spectra See.

그러나 상기 두 가지 스펙트럼 모두 선박이 운항하는 전 해역에서 이상화된 주파수의 함수인 1차원 스펙트럼이므로, 방향성이 전혀 고려되지 않았다.However, since both spectra are one-dimensional spectra that are a function of the idealized frequency in the entire sea area in which the vessel operates, the directionality is not considered at all.

본 발명에서는 환경인자인 파도, 바람 등은 주파수뿐만 아니라 방향성도 함께 고려되는 함수로 된 2차원 스펙트럼을 사용하는 것을 그 특징으로 한다.In the present invention, the environmental factors such as waves, wind, etc. are characterized by using a two-dimensional spectrum as a function of considering not only frequency but also directionality.

이러한 2차원 환경 스펙트럼은 소정 위치에서의 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내며, 각 국의 기상청으로부터 해당 정보를 취득할 수 있다. 이 때 2차원 환경 스펙트럼을 특정할 수 있는 소정 위치는 경도와 위도로 특정될 수 있다.This two-dimensional environmental spectrum represents the distribution of environmental factors in consideration of the characteristics of the sea area according to the frequency and direction at a predetermined position, and the corresponding information can be obtained from the Meteorological Administration of each country. At this time, the predetermined position where the two-dimensional environmental spectrum can be specified may be specified by the longitude and latitude.

구체적으로 선박 운항성능을 예측함에 있어, 선박의 초기운항 경로가 산출되고, 이러한 초기운한 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 분할된 단위 거리 각각에 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 이렇게 도출된 후보 항로 각각에 대해 경도와 위도가 특정되면, 상기 선박 최적항로 도출 장치는 앞서 특정된 선박의 경로 즉, 위치에서의 상기 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보와 2차원 저항응답함수를 상기 장치 데이터베이스로부터 불러오고, 이들의 곱을 적분하여 최종 환경 저항값을 도출한다.Specifically, in estimating ship operating performance, an initial flight route of a ship is calculated, and the initial flight route is divided into a plurality of unit distances to derive a plurality of candidate routes by combining a direction and a speed in each of the divided unit distances. If the longitude and latitude are specified for each of the candidate routes thus obtained, the vessel optimum route derivation apparatus may include two-dimensional environment spectrum information and two-dimensional environment representing the distribution of the environmental factors in the previously specified vessel path, that is, the position. The resistance response function is retrieved from the device database and the product of these are integrated to derive the final environmental resistance value.

다시 말해, 상기 분할된 단위 거리에서 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 이렇게 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 2차원 저항응답함수와 2차원 환경 스펙트럼 정보의 곱을 적분하여 환경 저항값을 도출하게 되고, 이렇게 도출된 환경 저항값이 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정한다.In other words, a plurality of candidate routes are derived from a combination of directions and velocities in the divided unit distances, and the environmental resistance is integrated by integrating a product of two-dimensional resistance response function and two-dimensional environmental spectrum information for each of the plurality of candidate routes thus obtained. The final path candidate is selected as a path that minimizes the obtained environmental resistance.

최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하는지 여부를 판단하여 위반하지 않는 경우 선박의 최적항로로 최종적으로 도출된다.It is determined whether the path selected as the final path candidate violates the above constraints, and finally it is derived to the optimal route of the ship.

한편, 선박의 2차원 저항응답함수는 선박의 모형시험이나 시뮬레이션 시험을 통해 도출할 수 있으며, 선박에 따라 고유하게 정해지는 값이다. 즉, 바람이 1m/s로 선박에 작용할 때 선박에 가해지는 저항을 모형시험이나 시뮬레이션을 통해 도출한 특성함수 값이다.On the other hand, the two-dimensional resistance response function of the ship can be derived through the model test or simulation test of the ship, it is a value uniquely determined by the ship. That is, it is the characteristic function value derived from model test or simulation of the resistance applied to the ship when wind acts on the ship at 1m / s.

이러한 2차원 저항응답함수는 This two-dimensional resistance response function

Figure pat00005
Figure pat00005

의 식으로부터 산출될 수 있고, 이 때 ω는 주기(주파수)를 의미하며, α는 방향을 의미한다. 또한 RAO는 Response Amplitude Operator를 의미한다.It can be calculated from the equation, where ω means period (frequency) and α means direction. RAO stands for Response Amplitude Operator.

도 5에 도시한 바와 같이 주기(x축)와 방향(deg)에 따라 힘(motion, y축)의 분포를 표시할 수 있고 이를 2차원 형태로 변환할 경우 도 2의 2차원 저항응답함수와 같이 표시될 수 있다.As shown in FIG. 5, the distribution of the force (motion, y-axis) can be displayed according to the period (x-axis) and the direction (deg), and the two-dimensional resistance response function of FIG. Can be displayed as:

한편, 2차원 환경 스펙트럼은 소정의 위도와 경도에서의 주파수와 방향 따른 해역 특성이 고려된 2차원 스펙트럼이며, 이는On the other hand, the two-dimensional environmental spectrum is a two-dimensional spectrum in consideration of the sea area characteristics according to the frequency and direction at a predetermined latitude and longitude,

Figure pat00006
Figure pat00006

의 식으로부터 산출될 수 있고, 이 때, ω는 파도, 바람의 주기(주파수)를 의미하며, α는 파도, 바람의 방향을 의미하고, g는 중력 가속도, K는 상수를 의미한다.Where ω means wave and wind period (frequency), α means wave and wind direction, g means gravity acceleration and K means constant.

도 6에 도시한 바와 같이, 주기(도 6의 중앙부에 도시)와 방향(도 6의 우측부에 도시)에 따라 밀도 스펙트럼 분포를 표시할 수 있고, 이를 2차원 형태로 변환할 경우 도 6의 좌측부에 도시한 형태와 같이 표시될 수 있다.As shown in FIG. 6, the density spectral distribution can be displayed according to a period (shown in the center of FIG. 6) and a direction (shown in the right portion of FIG. 6), and converted to a two-dimensional form in FIG. 6. It may be displayed as shown in the left part.

이하에서는, 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for deriving an optimum route of a ship according to the present invention will be described with reference to FIG. 4.

먼저 선박의 데이터 및 운항정보를 입력한다. 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요 재원 중 어느 하나 이상을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함한다.First, enter the ship's data and flight information. The ship's data includes, but is not limited to, one or more of ship's linear information, ship's propeller information, ship's submerged superstructure information, ship's speed and direction information, surface area, and engine's primary resources. Flight information includes a departure point and an arrival point.

그리고 입력된 선박의 데이터 및 운항정보에 기초하여 초기운항 경로를 산출하는데, 이때 초기운항 경로는 물리적으로 최단 거리일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 기술에 따라 다양한 방법과 알고리즘을 적용하여 초기운항 경로를 산출할 수 있다.The initial flight route may be calculated based on the input data and the navigation information of the vessel, and the initial flight route may be the physically shortest distance. However, the present invention is not limited thereto, and the initial flight path may be calculated by applying various methods and algorithms according to a known technique.

다음으로, 앞서 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할한다. Next, the previously calculated initial flight route is divided into a plurality of unit distances.

단위 거리란 선박의 출발지점과 도착지점을 고려하여 선박의 항로를 결정함에 있어 전체 항로를 등간격의 복수 구간으로 구획하고 이렇게 구획된 복수의 구간 중 최소 단위가 되는 거리를 의미한다. 통상 선박이 6시간 동안 운항할 수 있는 거리 또는 200km일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며 선박의 운항 거리에 따라 적절한 거리로 구간을 구획할 수 있음은 앞서 살펴본 바와 같다.The unit distance means a distance that divides the entire route into plural intervals at equal intervals and determines the minimum unit among the plural intervals in determining the route of the vessel in consideration of the departure point and the arrival point of the vessel. In general, the vessel may be operated for 6 hours or 200 km, and the present invention is not limited thereto, and the segment may be divided into an appropriate distance according to the operation distance of the vessel, as described above.

다음으로, 이렇게 분할된 단위 거리에 각각 최적화 경로를 도출한다.Next, an optimization path is derived for each of these divided unit distances.

이때, 최적화 경로를 도출하는 것은 단위 거리별로 복수의 후보 항로를 도출하고, 도출된 복수의 후보 항로에서 2차원 저항응답함수와 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정한다.At this time, the derivation of the optimization path derives a plurality of candidate routes for each unit distance, and the path that minimizes the FOC as the final path candidate through the two-dimensional resistance response function and the two-dimensional environmental spectrum information in the derived plurality of candidate routes. Select.

여기서 환경인자는 파도와 바람일 수 있고, 이러한 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보는 도출된 후보 항로의 위도와 경도에 따라 특정될 수 있다.The environmental factors may be waves and winds, and two-dimensional environmental spectrum information representing the distribution of these environmental factors may be specified according to the latitude and longitude of the derived candidate route.

상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출될 수 있다.The FOC can be calculated through the following equation.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

보다 구체적으로, 최적화 경로를 도출하는 것은 복수개 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 이렇게 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 해당 항로의 위치 즉, 경도와 위도로 특정된 위치에서의 2차원 환경 스펙트럼 정보와 2차원 저항응답함수의 곱을 적분하여 환경 저항값을 구하게 된다. 이렇게 구해진 환경 저항값이 정해진 단위 거리에서 최소가 되는 경로가 해당 단위 거리에 있어서의 최종 경로 후보로 선정된다.More specifically, deriving an optimization path derives a plurality of candidate routes using a combination of directions and velocities for each of a plurality of divided unit distances, and for each of the plurality of candidate routes thus obtained, the position of the corresponding route, that is, the longitude and The environmental resistance value is obtained by integrating the product of the two-dimensional environmental spectrum information and the two-dimensional resistance response function at the latitude-specified location. The path that minimizes the determined unit distance at the predetermined unit distance is selected as the final path candidate at the unit distance.

상기와 같이 선정된 최종 경로 후보에 있어, 제한조건을 위반하는지 여부를 추가로 판단할 수 있다. 이를 통해 제한조건을 위반하지 않는 것으로 판별되는 경우에는 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 선박의 최적항로로서 도출되고 반대로, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로 다음으로 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하고 다시 제한조건을 위반하는지 여부를 판단한다. 이렇게 반복하여 최종 도출된 경로가 단위 거리마다 선박의 최적항로로 도출되게 된다.In the final path candidate selected as described above, it may be further determined whether or not a violation of the constraint condition is performed. In this case, if it is determined that the constraint is not violated, the path selected as the final path candidate is derived as the optimum route of the ship, and conversely, when the path selected as the final path candidate is determined to be in violation of the constraint. Next to the path selected as the final path candidate, the path for which the FOC is minimized is selected as the final path candidate and it is determined whether the constraint is again violated. This repeated route is derived as the optimum route of the ship for each unit distance.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

100: 선박 최적항로 도출 장치 200: 장치 데이터베이스100: ship optimal route derivation device 200: device database

Claims (15)

선박의 최적항로를 도출하기 위한 선박 최적항로 도출 장치 및 상기 선박 최적항로 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 선박의 최적항로를 도출하는 시스템으로서,
상기 장치 데이터베이스에는 상기 선박의 데이터, 운항정보 및 제한조건과, 환경인자의 주파수와 방향에 따른 선박의 저항응답을 계측 또는 해석한 2차원 저항응답함수와, 소정 위치에서의 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보가 저장되어 있으며,
상기 선박 최적항로 도출 장치는, 상기 선박의 데이터 및 운항정보를 이용하여 초기운항 경로를 산출하고, 상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하여 상기 분할된 단위 거리에 각각의 최적화 경로를 도출하되,
상기 최적화 경로의 도출은 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고 상기 도출된 복수개의 후보 항로에서 상기 2차원 저항응답함수와 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 FOC(Fuel Oil Consumption)가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
A system for deriving an optimum route of a ship by using a vessel optimal route deriving apparatus for deriving an optimal route of a vessel and a device database storing various data of the vessel optimal route deriving apparatus,
The device database includes a two-dimensional resistance response function that measures or interprets the vessel's data, navigation information, and constraints, the resistance response of the vessel according to the frequency and direction of the environmental factors, and the sea area according to the frequency and direction at a predetermined position. Two-dimensional environment spectrum information indicating the distribution of environmental factors considering the characteristics of is stored.
The ship optimum route deriving apparatus calculates an initial flight route using the data and the navigation information of the vessel, divides the calculated initial flight route into a plurality of unit distances, and calculates each optimized route in the divided unit distance. But not
The derivation of the optimization path derives a plurality of candidate routes at each of the unit distances, and a minimum of FOC (Fuel Oil Consumption) is obtained through the two-dimensional resistance response function and the two-dimensional environment spectrum information in the derived plurality of candidate routes. An optimal route deriving system of a ship, characterized in that the route is selected as a final route candidate.
제 1 항에 있어서,
상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함하며,
상기 제한조건은 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
The method of claim 1,
The ship's data includes one or more of ship's linear information, ship's propeller information, ship's submerged superstructure information, ship's speed and direction information, surface area and engine's main resources,
The flight information includes a departure point and an arrival point,
The restriction condition is the optimum route deriving system of the ship, characterized in that any one or more of the sailing time, athletic conditions, whether the land area, whether the danger zone and whether the border line.
제 1 항에 있어서,
상기 초기운항 경로는 물리적으로 최단 거리인 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
The method of claim 1,
The initial flight route is the optimal route deriving system, characterized in that the physically the shortest distance.
제 1 항에 있어서,
상기 환경인자는 파도와 바람을 포함하고,
상기 소정 위치는 경도와 위도로 특정되며,
상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
Figure pat00009

Figure pat00010
The method of claim 1,
The environmental factors include waves and wind,
The predetermined position is specified by longitude and latitude,
The FOC is the optimal route deriving system, characterized in that it is calculated through the following equation.
Figure pat00009

Figure pat00010
제 4 항에 있어서,
상기 최적화 경로의 도출은 상기 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 상기 경도와 위도로 특정된 위치에서의 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보와 상기 2차원 저항응답함수의 곱을 적분하여 도출한 환경 저항값을 비교하여 상기 환경 저항값이 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
The method of claim 4, wherein
The derivation of the optimization path derives a plurality of candidate routes in a combination of directions and velocities for each of the divided unit distances, and the 2 at positions specified in the longitude and latitude for each of the derived plurality of candidate routes. Comparing the environmental resistance value obtained by integrating the product of the two-dimensional environmental spectral information and the two-dimensional resistance response function to select the path of the minimum environmental resistance value as the final route candidate system.
제 5 항에 있어서,
상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하는지 여부를 판단하여 위반하지 않는 경우 선박의 최적항로로 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 시스템.
The method of claim 5,
The system determines the best route of the ship, characterized in that it is determined to determine whether the path selected as the final path candidate violates the constraint condition, if not violated.
환경인자의 주파수와 방향에 따른 선박의 2차원 저항응답함수와 소정 위치에서의 주파수와 방향에 따른 해역의 특성이 고려된 환경인자의 분포를 나타내는 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 선박의 최적항로를 도출하는 방법으로서,
상기 선박의 데이터 및 운항정보를 입력하는 제 1 단계;
상기 입력된 선박의 데이터 및 운항정보를 통해 초기운항 경로를 산출하는 제 2 단계;
상기 산출된 초기운항 경로를 복수개의 단위 거리로 분할하는 제 3 단계; 및
상기 분할된 단위 거리에 각각 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계;
를 포함하고,
상기 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계는 상기 단위 거리 각각에 복수개의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수개의의 후보 항로에서 상기 2차원 저항응답함수와 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보를 통해 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
Derivation of ship's optimal route through two-dimensional environmental spectrum information showing the distribution of environmental factors considering the two-dimensional resistance response function of the ship according to the frequency and direction of the environmental factors and the sea area according to the frequency and direction at a given position As a way to,
A first step of inputting data and operation information of the vessel;
A second step of calculating an initial flight route based on the input vessel data and operation information;
Dividing the calculated initial flight route into a plurality of unit distances; And
A fourth step of deriving an optimization path for each of the divided unit distances;
Including,
In the fourth step of deriving the optimization path, a plurality of candidate routes are derived at each of the unit distances, and the FOC is minimized through the two-dimensional resistance response function and the two-dimensional environment spectrum information in the derived plurality of candidate routes. Method for deriving the optimal route of the ship, characterized in that for selecting the route to be the final route candidate.
제 7 항에 있어서,
상기 선박의 데이터는 선박의 선형정보, 선박의 추진기 정보, 선박의 침수 상부 구조물 정보, 선박의 속도와 방향 정보, 표면적 및 엔진의 주요재원 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 운항정보는 출발지점과 도착지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
The method of claim 7, wherein
The ship's data includes one or more of ship's linear information, ship's propeller information, ship's submerged superstructure information, ship's speed and direction information, surface area and engine's main resources,
The navigation information is a method for deriving an optimal route of a ship, characterized in that it comprises a departure point and an arrival point.
제 7 항에 있어서,
상기 초기운항 경로를 산출하는 제 2 단계는 물리적으로 최단 거리를 초기운항 경로로 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
The method of claim 7, wherein
The second step of calculating the initial flight route is the optimal route derivation method of the ship, characterized in that the physically calculated the shortest distance as the initial flight path.
제 7 항에 있어서,
상기 환경인자는 파도와 바람을 포함하고,
상기 소정 위치는 경도와 위도로 특정되며,
상기 FOC는 다음의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로도출 방법.
Figure pat00011

Figure pat00012
The method of claim 7, wherein
The environmental factors include waves and wind,
The predetermined position is specified by longitude and latitude,
The FOC is an optimal route derivation method of a ship, characterized in that calculated through the following equation.
Figure pat00011

Figure pat00012
제 10 항에 있어서,
상기 최적화 경로를 도출하는 제 4 단계는
상기 분할된 단위 거리 각각에 대해 방향과 속도의 조합으로 복수의 후보 항로를 도출하고, 상기 도출된 복수의 후보 항로 각각에 대해 상기 경도와 위도로 특정된 위치에서의 상기 2차원 환경 스펙트럼 정보와 상기 2차원 저항응답함수의 곱을 적분한 환경 저항값을 비교하여 상기 환경 저항값이 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
The method of claim 10,
The fourth step of deriving the optimization path
Deriving a plurality of candidate routes using a combination of directions and velocities for each of the divided unit distances, and the two-dimensional environment spectrum information and the position at a location specified by the longitude and latitude for each of the derived plurality of candidate routes A method of deriving an optimum route of a ship, characterized in that a path for minimizing the environmental resistance value is selected as a final path candidate by comparing environmental resistance values obtained by integrating a product of a two-dimensional resistance response function.
제 11 항에 있어서,
상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 제한조건을 위반하는지 여부를 판단하는 제 5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
The method of claim 11,
And a fifth step of determining whether the path selected as the final path candidate violates the restriction condition.
제 12 항에 있어서,
상기 제 5 단계에서, 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하지 않는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로를 선박의 최적항로로 도출하고,
상기 최종 경로 후보로 선정된 경로가 상기 제한조건을 위반하는 것으로 판별되는 경우 상기 최종 경로 후보로 선정된 경로 다음으로 FOC가 최소가 되는 경로를 최종 경로 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
The method of claim 12,
In the fifth step, if it is determined that the path selected as the final path candidate does not violate the constraint, the path selected as the final path candidate is derived as the optimal route of the ship,
If it is determined that the path selected as the final path candidate violates the constraint, the optimal path of the ship is selected as the final path candidate next to the path selected as the final path candidate. Derivation method.
제 12 항에 있어서,
상기 제한조건은 항해시간, 운동조건, 육상구역여부, 위험구역여부 및 국경선여부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적항로 도출 방법.
The method of claim 12,
The restriction condition is a method for deriving an optimum route of a ship, characterized in that any one or more of the sailing time, athletic conditions, whether the land area, whether the danger zone and whether the border line.
제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for executing on a computer the method for deriving an optimum route of a ship according to any one of claims 7 to 14.
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