KR20200102172A - 지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 구명 조끼에 구비되는 발신 장치와, 선박에 구비된 수신 장치 및 구조 처리 장치를 포함한다. 발신 장치는 관성 센서와 염분 센서를 구비한다. 수신 장치는 발신 장치로부터 전송되는 무선 신호를 구조 처리 장치로 전달한다. 구조 처리 장치는 다양한 조난 사고에 대응하여 여러가지 시니리오에 따른 음성 정보를 생성하고, 조난 사고의 상황에 최적화된 인공 지능 음성 신호를 데이터베이스화한다. 구조 처리 장치는 발신 장치와 수신 장치들 간의 위치 관계를 지오펜스 영역으로 설정한다. 발신 장치가 설정된 지오펜스 영역으로부터 이탈되거나, 관성 센서로부터 기준 고도 이하로 감지되고 동시에 일정 크기의 염분 농도가 감지되면, 조난 사고 또는 낙선 사고가 발생된 것으로 판별하여 조난자의 위치로 선박의 항해를 유도하거나 또는 낙선자를 구조하도록 안내하는 인공 지능 음성 정보를 선박의 운항자에게 제공한다. 본 발명에 의하면, 조난 사고 발생 시, 인공 지능 음성 정보를 출력하여 조난자 및 낙선자를 신속하고 정확하게 구조하도록 할 수 있다.

Description

지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템{MARITIME LIFE SAVING SYSTEM WITH A GEOFENCE AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE FUNCTION}

본 발명은 해상 인명 구조 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 선박에 승선한 객체의 발신 장치와 선박에 설치된 수신 장치 간의 위치에 따른 지오펜스 영역을 설정하고, 복수의 조난 사고의 상황에 대응하는 음성 정보를 인공 지능 학습을 통해 인공 지능 음성 정보를 생성하여 데이터베이스화하고, 수신 장치로부터 발신 장치의 무선 신호를 전달받아서 전자 지도 상에 표시하여 실시간으로 모니터링하고, 발신 장치가 설정된 지오펜스 영역을 벗어나거나, 정선 중인 선박에서의 낙선 사고가 발생되어 발신 장치가 일정 고도 이하로 낙하되고 동시에 일정 크기의 염분 농도가 감지되면, 수신 장치로 경보 신호를 전송하여 발신 장치의 위치로 선박의 항해를 유도하거나, 낙선된 조난자를 구조하도록 하는 인공 지능 음성 정보를 출력하여 신속하고 정확하게 인명 구조를 처리하는 지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템에 관한 것이다.

해상에서 선박의 안전 운항을 확보하고자 하는 가장 중요한 이유는 사전에 해양 사고의 발생 가능성을 최소화함으로써 소중한 인명, 재산 및 해양 환경을 보호하는데 있다. 선박이 해상에서 안전하게 항행하기 위해서는 항행 원조 시설, 항해 관련 장비 및 설비, 우수한 인적 자원, 교통 관제 제도 등과 같은 선박 운항 시스템의 구성 요소들이 상호 유기적으로 각 기능을 가장 효율적으로 발휘하여야 한다.

한편, 소형, 대형 선박에서의 선원들에 대한 관리를 항구에서부터 입출항의 기록을 기록, 관리하고, 선박 내에서의 이동 경로와 근무 시간을 관리하면, 해양 안전 사고 특히 인명 사고의 위험성을 크게 줄일 수 있다.

그러나, 해양 사고 발생 시, 가장 먼저 이루어져야 하는 것은 상황 인지 및 상황 전파인데, 해상이라는 특수한 환경은 이를 지원할 적절한 통신 수단이나 시스템이 구축되어 있지 않은 실정이다.

그 결과, 해양 선박 사고, 조난 사고 등으로 인하여 매년 해상 인명 조난 사고가 발생하고 있으며, 구조 시간 지연 등으로 인하여 치명적 사고로 연결되고 있다. 해상 조난 사고가 발생한 경우, 수색 및 구조 작업에 활용되는 장비는 대부분 선박의 위치를 발신하는 역할을 수행하며, 현재의 인명 구조를 위한 통신 방식은 기존 선박 관제 프로세스에서의 간섭 문제와 적합한 인증 기준 등이 마련되어 있아서 현장에 적용하는데 어려움이 있다.

따라서 최근 해상에서 발생하는 각종 조난 사고에 따른 인명 피해가 증가함에 따라 무선 통신망을 이용한 해인 인명 구조 시스템의 필요성이 크게 부각되고 있다. 특히, 우리 나라의 해상 사고가 매년 약 600 ~ 700 건씩 발생되어 많은 인명과 재산 피해가 나타나고 있다. 그러므로 해난 재해시 선박 통신의 역할은 많은 인명과 재산 피해를 가져오는 원인을 제거할 수 있다.

그러므로 선박의 항해 중이거나 정박 중에 해상에서 발생하는 다양한 사고 상황에 빠르게 대처하기 위하여, 무선 통신망을 이용하여 해양 사고로 인한 인명 구조를 신속하게 조치하고자 하는 기술의 개발이 필요하다.

한국 등록특허공보 제10-1042045호(공고일 2011년 06월 16일) 한국 등록특허공보 제10-1388608호(공고일 2014년 04월 23일) 한국 등록특허공보 제10-1430357호(공고일 2014년 08월 13일) 한국 등록특허공보 제10-0717595호(공고일 2007년 05월 15일)

본 발명의 목적은 무선 통신을 통해 선박에 승선한 객체가 착용하는 구명 조끼에 구비되는 발신 장치와 선박에 구비되는 수신 장치에 대한 정보를 취합하여 조난 사고 발생 시, 조난자의 위치를 실시간으로 추적하여 신속하게 구조하도록 하는 지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 지오펜스와 인공 지능을 활용하여 조난 상황에 따라 학습된 인공 지능 음성 정보를 선박의 운항자에게 제공하여 조난자의 위치로 선박을 항해 유도하는 해상 인명 구조 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 발신 장치가 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 정선 중이거나 근거리 위치의 선박에서 낙선 사고 발생 시, 염분 센서와 고도 센서를 이용하여 낙선 사고를 감지하고, 이를 통해 낙선된 인명을 신속하게 구조할 수 있도록 하는 지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 악천후 등의 기상 환경과, 별도의 항법 장치 등의 식별 작업이 없이 AI 음성 정보를 통해 선박을 조난자의 위치로 항해하여 인명을 신속하게 구조할 수 있도록 하는 지오펜스와 인공 지능을 활용한 해상 인명 구조 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 지오펜스와 인공 지능을 활용하여 조난자의 위치를 실시간 모니터링하고, 조난 상황에 따라 학습된 인공 지능 음성 정보를 선박의 운항자에게 제공하여 조난자의 위치로 선박을 항해 유도하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 조난 사고 발생 시, 신속하게 조난자의 위치를 파악하고, 인공 지능 음성 정보를 통해 선박을 조난 위치로 이동하게 하거나, 조난자를 구조하도록 함으로써, 기후 환경이나 별도의 항법 장치의 식별 작업 없이 신속한 인명 구조가 가능하게 한다.

이 특징에 따른 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은, 각각이 서로 다른 식별 정보를 구비하여 선박에 승선한 객체들 각각이 착용하는 구명 조끼에 장착되고, 위성 위치 확인 시스템(GPS)으로부터 위성 신호를 받아서 현재 위치에 대응되는 위치 정보와, 관성 센서를 통해 측정된 가속도 정보와 고도 정보, 그리고 염분 센서를 통해 측정된 염분 농도 정보를 포함하는 무선 신호를 송신하는 발신 장치; 상기 선박에 구비되어 위성 위치 확인 시스템(GPS)으로부터 위성 신호를 받아서 현재 위치 정보를 생성하고, 상기 발신 장치로부터 송신되는 무선 신호를 수신하는 수신 장치; 및 전자 지도 상에서 상기 수신 장치를 중심으로 상기 발신 장치의 위치를 모니터링하기 위한 지오펜스 영역을 설정하고, 조난 사고 발생에 따른 음성 경보음과, 복수의 조난 사고의 상황에 대응하는 음성 정보를 인공 지능 기술을 이용하여 학습하여 인공 지능 음성 정보를 생성 및 데이터베이스화하고, 상기 발신 장치들 각각의 식별 정보를 등록하고, 선박의 높이에 따라 낙선 여부를 판별하기 위한 기준 고도 정보를 설정하고, 상기 수신 장치로부터 상기 발신 장치의 무선 신호와 상기 수신 장치의 위치 정보를 전달받아서 상기 발신 장치와 상기 수신 장치의 위치 및 설정된 상기 지오펜서 영역을 상기 전자 지도 상에 표시하여 상기 발신 장치의 위치를 실시간으로 모니터링하고, 상기 발신 장치가 설정된 상기 지오펜스 영역을 벗어나면, 상기 발신 장치가 조난된 것으로 판별하여 상기 발신 장치의 조난 위치로 상기 선박의 항해를 유도하는 인공 지능 음성 정보를 출력하고, 상기 발신 장치가 설정된 상기 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 상기 발신 장치로부터 측정된 고도 정보가 기준 고도 정보 이하이고, 동시에 일정 크기 이상의 염분 농도 정보가 감지되면, 상기 발신 장치가 상기 선박에서 낙선된 것으로 판별하여 상기 발신 장치의 낙선 위치로 구조하도록 안내하는 인공 지능 음성 정보를 출력하는 구조 처리 장치를 포함한다.

이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 발신 장치는, 안테나를 통하여 상기 위성 위치 확인 시스템(GPS)로부터 위성 신호를 수신하고, 무선 통신망으로 설정된 주파수 대역의 무선 신호를 출력하는 듀플렉서; 상기 듀플렉서로부터 수신된 위성 신호에 근거하여 현재 상기 발신 장치의 위치 정보를 생성하는 제1 GPS 수신부; 상기 발신 장치의 이동에 따른 가속도 정보와 고도 정보를 측정하는 상기 관성 센서; 상기 선박으로부터 상기 발신 장치의 낙선 시, 해수의 염분 농도 정보를 측정하는 상기 염분 센서; 상기 듀플렉서를 제어하는 제1 통신 컨트롤러; 상기 발신 장치의 식별 정보를 저장하고, 상기 통신 컨트롤러를 제어하여 상기 듀플렉서가 위성 신호를 수신하도록 하고, 상기 듀플렉서로부터 상기 무선 통신망을 통해 상기 발신 장치의 식별 정보와, 상기 GPS 수신부로부터 전송된 위치 정보와, 상기 관성 센서로부터 측정된 가속도 정보와 고도 정보 및, 상기 염분 센서로부터 측정된 염분 농도 정보를 적어도 포함하는 데이터에 대응되는 상기 무선 신호를 외부로 전송하도록 하는 제어부; 상기 제어부로부터 전송된 데이터를 상기 통신 컨트롤러로 전송하는 데이터 송신부; 및 상기 제어부의 제어를 받아서 상기 발신 장치의 전원을 공급하는 배터리;를 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 수신 장치는, 상기 위성 위치 확인 시스템으로부터 위성 신호를 수신하여 현재의 위치 정보를 생성하는 제2 GPS 수신부; 상기 무선 통신망을 통해 상기 발신 장치로부터 전송된 상기 무선 신호를 수신하는 RF 수신부; 상기 RF 수신부로부터 수신된 데이터에서 고도 정보와 염분 농도 정보를 추출하는 데이터 수신부; 및 상기 제2 GPS 수신부로부터 위치 정보를 받아들이고, 상기 RF 수신부로부터 상기 무선 신호를 받아서, 상기 데이터 수신부로부터 추출된 고도 정보와 염분 농도 정보를 받아들이고, 유무선 통신망을 통해 상기 수신 장치의 위치 정보와 상기 발신 장치에 대한 데이터를 상기 구조 처리 장치로 전송하는 제2 통신 컨트롤러;를 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 구조 처리 장치는, 사전에 지오펜스 기능을 이용하여 상기 지오펜스 영역을 설정하고, 상기 음성 경고음과 상기 인공 지능 음성 정보를 생성하여 데이터베이스화하고, 상기 발신 장치들 각각의 식별 정보를 등록하고, 상기 발신 장치와 상기 수신 장치의 위치 및 상기 지오펜스 영역을 실시간으로 전자 지도 상에 표시하고, 상기 발신 장치가 상기 지오펜스 영역을 벗어나면, 상기 발신 장치의 위치가 표시된 정보값에 매칭된 상기 인공 지능 음성 정보를 출력하여 상기 선박을 조난된 객체의 위치로 항해를 유도하며, 상기 발신 장치로부터 감지된 고도 정보가 상기 기준 고도 정보 이하로 감지되고 동시에 일정 크기 이상의 염분 농도 정보가 감지되면, 상기 발신 장치가 상기 선박에서 낙선된 것으로 판별하여 상기 발신 장치의 낙선 위치에 매칭된 상기 인공 지능 음성 정보를 출력하여 낙선된 객체를 구조하도록 안내하는 신호 처리부; 상기 신호 처리부의 제어를 받아서 상기 전자 지도를 표시하고, 상기 전자 지도 상에 상기 발신 장치와 상기 수신 장치의 위치 및, 상기 지오펜스 영역을 설정 표시하고, 상기 발신 장치들 각각의 식별 정보를 등록하고, 상기 기준 고도 정보를 설정하는 터치 패널; 적어도 상기 발신 장치의 식별 정보, 상기 지오펜스 영역에 대한 설정 정보, 상기 발신 장치의 위치 정보, 상기 기준 고도 정보, 상기 음성 경고음 및 상기 인공 지능 음성 정보가 저장되는 저장부; 상기 발신 장치가 상기 지오펜스 영역을 벗어나거나 상기 발신 장치가 낙선으로 판별되면, 상기 신호 처리부의 제어를 받아서 상기 인공 지능 음성 정보를 출력하는 인공 지능 음성 출력부; 및 상기 신호 처리부의 제어를 받아서 상기 구조 처리 장치의 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 지오펜스와 인공 지능을 활용하여 조난자의 위치를 실시간 모니터링하고, 조난 상황에 따라 학습된 인공 지능 음성 정보를 선박의 운항자에게 제공하여 조난자의 위치로 선박을 항해 유도함으로써, 조난 사고 발생 시, 신속하게 조난자의 위치를 파악하고, 인공 지능 음성 정보를 통해 선박을 조난 위치로 이동 가능하여, 신속하게 인명을 구조할 수 있다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 지오펜스 영역을 벗어나지 않은 근거리에서의 선박 낙선 사고 시, 관성 센서와 염분 센서를 이용하여 낙선 사고를 감지하고, 이에 대응하는 인공 지능 음성 정보를 선박의 운항자에게 제공하여 낙선된 조난자를 신속하고 정확하게 구조할 수 있다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 발신 장치에 관성 센서와 염분 센서를 구비하여 민물이나 빗물에서는 반응을 하지 않고, 염분이 함유된 해수에서만 반응하는 방식으로 낙선 사고 발생 여부를 감지함으로써, 오탐지율을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 낙선자를 신속하고 정확하게 구조할 수 있다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 인공 지능 기술을 이용하여 조난 사고 발생에 따른 음성 정보를 학습하여 조난 사고 발생 시, 조난 상황에 최적화로 학습된 인공 지능 음성 정보를 선박의 운항자에게 제공함으로써, 가상 항해사의 역활을 수행하여 악천후에서도 기존의 항법 장치 등의 식별 작업 없이 조난자의 표류 지점까지 선박을 신속하게 이동시킬 수 있다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 동시 조난 사고 발생 시에도 복수 개의 발신 장치를 식별하여 위치를 추적 및 모니터링함으로써, 대형 해상 사고 발생 시에도 신속하게 인명을 구조할 수 있다.

또한 본 발명의 해상 인명 구조 시스템은 발신 장치와 수신 장치들 간에 저주파 고출력 SUB-1GHz의 저전력 블루투스 무선 신호를 이용함으로써, 초저 전력 보드 설계와 통신 알고리즘을 통하여 안정적이고 지속적인 신호 전송이 가능하며, 이를 통해 시스템의 안정적이고 지속적인 운용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 인명 구조 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 도 1에 도시된 발신 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 도 1에 도시된 수신 장치 및 구조 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 4는 도 3에 도시된 신호 처리부의 구성을 나타내는 블럭도, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 해상 인명 구조 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 인명 구조 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 해양 사고에서의 신속한 인명 구조를 위하여, 지오펜스(geofence) 기능과 인공 지능(Artificial Intelligence : AI) 기술을 활용하여 조난 사고 발생 시, 조난 상황에 따라 최적화로 학습된 인공 지능(AI) 음성 정보를 선박(20)의 운항자에게 제공하여, 선박(20)을 조난자의 위치로 항해하도록 유도하여 신속하게 인명을 구조하도록 한다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 지오펜스 기능과 관계없이 선박(20) 예를 들어, 정선 중인 선박(20) 또는 항해 중인 선박(20)의 지오펜스 영역 내의 근거리에서 낙선 사고 발생을 감지하고, 이에 따른 학습된 인공 지능(AI) 음성 정보를 선박(20)의 운항자에게 제공하여, 선박(20)으로부터 근거리에서의 낙선 사고 시, 신속하게 낙선자를 구조하도록 한다.

여기서 지오펜스는 가상 전파 울타리로서, 실제의 지형 위에 구획된 가상의 반경(Virtual Perimeter)을 의미한다. 즉, 지오펜스는 선박(20)을 중심으로 조난자의 위치를 모니터링하기 위한 설정 영역이다. 이러한 지오펜스는 필요에 따라 가상 영역을 설정할 수 있다. 또 인공 지능(AI) 기술은 조난 사고 발생에 따른 경보음을 사전에 준비된 음성 경고음으로 구비하고, 다양한 형태의 조난 상황에 따른 여러가지 시나리오들 예를 들어, 해상 사고 전의 징후, 다년 간의 항해 경험이 있는 선장의 조언, 사고 다발 지역에서의 특징, 악천후 전의 해상의 징후, 출항전 기본적인 체크 리스트 등을 바탕으로 기계 학습(machine learning)하여 음성 정보를 데이터베이스화하고, 조난 사고 발생 시, 선박(20)을 운항하는 책임자(즉, 운항자)에게 해당 조난 상황에 최적화로 학습된 음성 정보 즉, AI 음성 정보를 제공한다.

즉, 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 사전에 선박(20)을 중심으로 하는 지오펜스 영역을 설정하고, 해상에서 선박(20)에 승선 중인 객체(예를 들어, 선원, 승객 등)의 위치를 실시간으로 추적하여 객체의 위치를 실시간으로 전자 지도 상에 표시하고, 객체가 지오펜스 기능에 의해 설정된 가상의 영역을 벗어나면, 객체의 위치가 표시된 정보값과 사전에 준비된 음성 정보의 매칭을 통하여 조난 상황에 최적화로 학습된 AI 음성 정보를 운항자에게 제공하여, 신속하게 선박(20)을 조난자의 위치로 항해 유도한다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 사전에 선박(20)의 높이에 따른 기준 고도 정보를 설정하고, 이를 통해 선박(20)에서 일정 고도 이하로 낙하하고, 동시에 해수의 염분 농도가 감지되면, 지오펜스 영역과 무관하게 낙선 사고가 발생되었음을 판별하여, 발신 장치(100)의 낙선 위치로 구조하도록 학습된 AI 음성 정보를 운항자에게 제공함으로써, 신속하고 정확하게 낙선자를 구조하도록 안내한다.

이를 위해 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 발신 장치(100)와, 수신 장치(210) 및 구조 처리 장치(200)를 포함한다. 발신 장치(100)와 수신 장치(210)는 무선 통신망(4)을 통해 연결되고, 수신 장치(210)와 구조 처리 장치(200)는 유무선 통신망(6)을 통해 연결될 수 있다.

구체적으로, 발신 장치(100)는 구명 조끼(10)에 장착되어 선박(20)에 승선한 객체(예를 들어, 선원, 승객 등)가 휴대하고, 각각이 서로 다른 식별 정보를 구비한다. 발신 장치(100)는 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System : GPS)(미도시됨)으로부터 위치 정보를 수신받아서 현재의 위치 정보와 식별 정보가 포함된 무선 신호를 실시간 또는 주기적으로 송신한다. 또 발신 장치(100)는 관성 센서(도 2의 110)와 염분 센서(112)를 구비하고, 이를 통해 선박(20)에서 해당 객체의 낙선 사고를 감지하여 감지 정보를 무선 통신망(4)을 통해 수신 장치(210)로 전송한다.

수신 장치(210)는 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System : GPS)(미도시됨)으로부터 위치 정보를 수신받아서 자신의 위치 정보를 획득한다. 수신 장치(210)는 선박(20)에 구비되어 복수 개의 발신 장치(100)들 각각으로부터 송신되는 무선 신호를 수신하고, 수신된 무선 신호를 구조 처리 장치(200)로 전달한다. 즉, 수신 장치(210)는 발신 장치(100)로부터 전송된 무선 신호와 자신의 위치 정보를 구조 처리 장치(200)로 전송한다.

그리고 구조 처리 장치(200)는 사전에 다양한 조난 사고의 상황에 대한 AI 음성 정보를 학습하여 데이터베이스화하고, 지오펜스 영역을 설정한다. 구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)들 각각의 식별 정보를 등록, 저장 및 관리한다. 구조 처리 장치(200)는 선박(20)의 높이에 따라 낙선 여부를 판단하기 위한 일정 크기의 고도 정보를 설정한다.

구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)들 각각을 식별하고, 수신 장치(210)로부터 전달된 무선 신호를 통해 발신 장치(100)들 각각의 식별 정보와 위치 정보를 실시간으로 판단하고, 판단된 발신 장치(100)의 위치를 실시간 추적하여 발신 장치(100)와 수신 장치(210)의 위치 및 설정된 지오펜스 영역을 전자 지도 상에 표시한다. 구조 처리 장치(200)는 수신 장치(210)를 중심으로 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나면, 조난 사고가 발생된 것으로 판별하여 조난 사고에 대응되는 음성 경보음과 AI 음성 정보를 출력하도록 처리한다. 구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)로부터 감지된 감지 정보 즉, 고도 정보와 염분 농도 정보를 이용하여 발신 장치(100)가 설정된 고도 정보 이하로 이동하고 동시에 일정 크기의 염분 농도가 감지될 경우, 지오펜스 영역을 벗어나지 않았더라도 발신 장치(100)가 선박에서 낙선된 것으로 판별하여 낙선 사고에 대응되는 음성 경보음과 AI 음성 정보를 출력하도록 처리한다. 구조 처리 장치(200)는 음성 경보음과 AI 음성 정보를 통해 선박(20) 내의 잔여 객체들 특히, 선박(20)의 운항자에게 조난 사고 발생을 알려주고, 신속하게 조난자의 위치로 항해를 유도하거나, 선박(20)의 근거리에서 낙선한 낙선자를 구조하도록 안내한다.

또 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 선박(20)에 구비되어 발신 장치(100)로부터 송신되는 무선 신호를 증폭하여 다른 선박의 수신 장치들로 전달하는 무선 신호 증폭 장치(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 이러한 무선 신호 증폭 장치는 인접하는 선박들 간에 무선 신호를 증폭하여 중계함으로써, 무선 신호 증폭 장치가 장착된 주변 선박이 사고 해역 인근에서 운항 중일 경우, 무선 신호 증폭 장치를 경유하여 발신 장치(100)의 전파 비거리를 기하 급수적으로 확장할 수 있다.

구체적으로 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 해상 인명 구조 시스템의 구성 및 기능을 상세히 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 발신 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 발신 장치(100)는 각각이 서로 다른 식별 정보를 구비하고 GPS로부터 실시간으로 현재 자신의 위치 정보를 획득하고, 식별 정보와 함께 획득된 위치 정보를 포함하는 무선 신호를 외부로 출력한다. 또 발신 장치(100)는 급격한 이동에 따른 가속도 정보와 고도 정보 및 염분 농도 정보를 감지하여, 무선 신호에 이를 포함시켜 발신한다. 예컨대, 발신 장치(100)는 선박(20)에서 낙선 사고가 발생되면, 선박(20)에서 일정 고도 이하로 이동되는 것을 감지하고 동시에 해수에 의한 염분 농도를 감지한다. 즉, 무선 신호에는 발신 장치(100)의 식별 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보가 적어도 포함된다.

구체적으로, 이 실시예의 발신 장치(100)는 무선 통신 가능한 휴대용 장치로서, 구명 조끼(10)에 고정 장착되거나, 선박에 승선하는 객체(예컨대, 선원, 승객 등)가 휴대할 수도 있다. 발신 장치(100)는 듀플렉서(106), GPS 수신부(108), 관성 센서(110), 염분 센서(112), 통신 컨트롤러(104), 데이터 송신부(114), 제어부(102), 입력부(116) 및 스피커(124)를 포함한다. 또 발신 장치(100)는 배터리(120), 충전부(118) 및 충전 단자(122)를 포함한다.

듀플렉서(106)는 안테나를 통하여 다수의 GPS로부터 위성 신호를 수신하고, 설정된 주파수 대역의 RF 신호를 출력한다. 여기서 RF 신호는 저주파 고출력 SUB-1GHz 무선 기술의 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy : BLE) 무선 신호로 구비된다. SUB-1GHz 무선 기술은 예컨대, 1 GHz 이하의 저주파 RF 통신 기술로, 무선 통신에서 최장 거리 전송, 최저 전력 소모 및, 간섭 가능성을 줄이고 주파수 호핑(frequency hopping)이 가능하며 혼잡한 대역을 피할 수 있어 전반적인 링크의 견고함을 구현할 수 있으므로, 이를 통해 발신 장치(100)가 최대 약 7.5 마일 해역 내의 조난자 위치를 실시간 파악할 수 있도록 제공된다. 또 듀플렉서(106)는 데이터 송신부(112)로부터 전송된 데이터를 받아서 안테나를 통해 외부로 출력한다.

GPS 수신부(108)는 예컨대, GPS 수신 모듈로 구비되어, 듀플렉서(106)로부터 수신된 위성 신호에 근거하여 현재 발신 장치(100)의 위치 정보를 생성하고, 생성된 위치 정보를 제어부(102)로 전송한다.

관성 센서(110)는 예를 들어, 가속도 센서, 자이로 센서, 고도 센서 등으로 구비되어, 객체의 이동에 따른 가속도, 속도, 방향, 거리, 고도 등을 감지하여 가속도 정보와, 고도 정보를 획득한다. 관성 센서(110)는 발신 장치(100)의 감지된 가속도 정보와 고도 정보를 제어부(102)로 전송한다. 여기서 가속도 정보는 예를 들어, 가속도 센서에 의해 감지되어 조난 사고 발생 시, 발신 장치(100)의 위치 정보와 함께 수신 장치(210)에 제공되어 조난자의 이동 경로를 보다 정확하게 파악할 수 있다. 또 고도 정보는 자이로 센서, 고도 센서 또는 가속도 센서의 고도 측정 기능을 이용하여 감지되며, 선박(20)의 높이에 따라 예컨대, 해발 기준 10 미터 단위로 설정되어 발신 장치(100)가 일정 고도 이하로 낙하 시에 낙선으로 판별된다. 이러한 고도 정보는 선박(20) 내에서의 활동 허용 범위에 따른 객체들 각각에 대응하여 설정된다. 예를 들어, 고도 정보는 선원의 경우와 승객의 경우에 따라 선박 내에서 이동 가능한 고도 범위를 다르게 설정될 수 있으며, 해당 객체가 설정된 고도 범위 내에서 최저 고도 이하인 경우에 낙선으로 판별된다. 이 경우, 발신 장치(100)는 선원용과 승객용으로 구분하여 구비될 수 있다.

염분 센서(112)는 해수의 염분 농도 정보를 측정한다. 염분 센서(112)는 감지된 염분 농도 정보를 제어부(102)로 전송한다. 여기서 염분 농도 정보는 발신 장치(100)가 선박(20)으로부터 낙선하여 해수에 빠진 경우, 해수의 염분 농도를 측정한다. 여기서 염분 농도 정보는 해수의 평균 염분을 기준으로 하여, 일정 크기 이상(예를 들어, 약 30 ‰ 이상)이면, 선박(20)에서의 낙선으로 판별된다. 따라서 염분 센서(112)는 민물이나 빗물 등에 반응하지 않고 염분이 함유된 해수에서만 반응하여 잘못 감지되는 오탐지율을 최소화할 수 있다.

통신 컨트롤러(104)는 예컨대, SUB-1GHz 무선 MCU(Micro Contoller Unit)와 BLE 무선 MCU가 일체형으로 구비된 컨트롤러로 구비되고, 제어부(102)와 연동해서 듀플렉서(106)를 제어한다.

입력부(116)는 예컨대, 전원 버튼, 모드 변경 버튼 등을 포함하는 복수 개의 버튼(또는 스위치) 등으로 구비된다. 입력부(116)는 예를 들어, 전원 버튼이 눌러지면, 배터리(120)로부터 전원이 공급되도록 입력 신호를 제어부(102)로 전송하고, 모드 변경 버튼이 눌러지면, 일반 모드, 센서 모드, 지오펜스 모드 등의 동작 모드가 순차적으로 절환되도록 입력 신호를 제어부(102)로 전송한다. 또 입력부(116)에는 별도의 비상 버튼이 구비되고, 이를 통해 조난 발생 시, 비상 버튼이 눌러지면, 자동으로 지오펜스 모드로 변경되어 조난 발생에 따른 경고음과 무선 신호를 출력하도록 동작될 수 있다.

제어부(102)는 발신 장치(100)의 제반 동작을 처리하도록 듀플렉서(106), GPS 수신부(108), 관성 센서(110), 염분 센서(112), 통신 컨트롤러(104), 데이터 송신부(114), 입력부(116), 스피커(124), 배터리(120) 및 충전부(118)를 제어한다. 즉, 제어부(102)는 복수 개의 발신 장치(100)들이 식별 가능하도록 발신 장치(100)의 식별 정보를 설정, 등록 및 저장한다. 제어부(102)는 GPS 수신부(108)와 관성 센서(110) 및 염분 센서(112)들 각각으로부터 실시간 또는 주기적으로 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보를 측정하도록 제어한다. 제어부(102)는 통신 컨트롤러(104)를 제어하여 듀플렉서(106)로 위성 신호를 수신하도록 하고, 듀플렉서(106)로부터 데이터를 외부로 전송하도록 한다. 제어부(102)는 발신 장치(100)의 식별 정보와, GPS 수신부(108)로부터 출력된 위치 정보, 관성 센서(110)로부터 감지된 가속도 정보와 고도 정보, 그리고 염분 센서(112)로부터 감지된 염분 농도 정보를 받아서 이에 대한 데이터를 실시간 또는 일정 시간 간격(예를 들어, 약 5 초 내지 10 초 간격) 즉, 주기적으로 생성하여 데이터 송신부(114)로 전송한다. 이 때, 식별 정보에는 발신 장치(100)의 객체 즉, 선원, 승객 등의 사용자에 대한 개인 정보(예를 들어, 사용자명, 성별, 생년월일 등)가 포함될 수 있으며, 데이터에는 위치 정보를 획득한 시간 정보가 더 포함될 수 있다.

제어부(102)는 입력부(116)의 전원 버튼이 눌러지면 배터리(120)로부터 전원을 공급하도록 충전부(118)를 제어하고, 입력부(116)의 모드 변경 버튼이 눌러지면, 발신 장치(100)의 동작 모드를 변경하도록 제어한다. 여기서 동작 모드에는 정상적인 상황에서 발신 장치(100)의 위치를 추적하도록 하는 일반 모드와, 조난 발생 시에 GPS 수신부(108)와 관성 센서(110) 및 염분 센서(112)에 의한 발신 장치(100)의 위치를 추적하도록 하는 센서 모드 및, 조난 발생 시에 설정된 지오펜스 영역 내에서의 발신 장치(100)와 수신 장치(210)와의 거리에 따른 위치를 추적하도록 하는 지오펜스 모드로 구비된다. 또 제어부(102)는 충전부(118)를 제어하여 배터리(120)를 충전시키거나, 배터리(120)로부터 전원을 공급하도록 제어한다.

데이터 송신부(114)는 제어부(102)로부터 전송된 데이터를 통신 컨트롤러(104)로 전송한다. 이를 위해 데이터 송신부(114)는 제어부(102)로부터 데이터가 전송되면, 기설정된 RF 신호의 주파수 대역으로 변조하고 일정 레벨로 증폭 처리한 후 통신 컨트롤러(104)로 전송할 수 있다.

스피커(124)는 제어부(102)의 제어를 받아서 비상 상황 발생 시 즉, 조난 발생 시, 센서 모드와 지오펜스 모드 각각에서 경고음(예를 들어, 비프음 등)을 출력한다.

배터리(120)는 예를 들어, 리튬 이온 전지 등의 충전 가능한 2 차 전지로 구비되어, 발신 장치(100)의 구동 전원을 공급한다. 배터리(120)는 충전부(118)에 의해 전원이 충전된다.

충전부(118)는 제어부(102)의 제어를 받아서 충전 단자(122)를 통해 공급되는 전원(예컨대, AC 전원)을 받아서 배터리(120)를 충전시키거나, 배터리(120)로부터 발신 장치(100)의 구동 전원을 공급시킨다.

그리고 충전 단자(122)는 발신 장치(100)의 외측에 구비되고, 외부(예컨대, 전원 어댑터, 교류 전원 공급원 등)로부터 전원을 받아서 충전부(118)로 제공한다.

이러한 발신 장치(100)는 해수 유입을 방지하는 방수 기능을 구비하여 조난 사고 발생 시, 해수로 인한 손상이나 오동작을 방지할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 수신 장치 및 구조 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 4는 도 3에 도시된 신호 처리부의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 수신 장치(210)는 적어도 하나의 발신 장치(100)로부터 무선 신호를 수신하고, 수신된 무선 신호를 구조 처리 장치(200)로 전송한다. 이 때, 무선 신호는 발신 장치(100)의 식별 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보 등이 포함된 데이터로 구비된다. 또 무선 신호에는 조난 사고가 발생된 시간 정보가 포함될 수 있다.

구조 처리 장치(200)는 다양한 조난 사고에 대응하여 음성 정보를 인공 지능 학습 예를 들어, 딥러닝(deep learning) 방식으로 기계 학습하여 인공 지능(AI) 음성 정보를 생성하여 데이터베이스화하고, 유저 인터페이스 화면을 통해 선박(20)의 수신 장치(210)와 발신 장치(100)들 간의 위치를 설정하는 지오펜스 영역을 설정한다. 구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)들 각각에 대한 식별 정보를 등록, 관리한다. 이 때, 구조 처리 장치(200)는 조난 사고 발생 시, 해당 객체의 신원을 확인할 수 있도록 발신 장치(100)들 각각의 식별 정보에 대응하여 선원이나 승객 등의 객체에 대한 개인 정보를 매칭시켜서 등록할 수도 있다. 또 구조 처리 장치(200)는 선박(20)에서의 낙선 사고를 판별하기 위하여 선박(20)의 높이에 따른 기준 고도 정보를 설정한다.

구조 처리 장치(200)는 수신 장치(210)로부터 발신 장치(100)에 대한 데이터가 전송되면, 데이터로부터 발신 장치(100)의 식별 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보를 판별한다. 즉, 구조 처리 장치(200)는 수신 장치(210)로부터 발신 장치(100)에 대한 데이터와 수신 장치(210)의 위치 정보를 받아서 전자 지도 상에 발신 장치(100), 수신 장치(210) 각각의 위치와 설정된 지오펜스 영역을 표시하고, 발신 장치(100)가 설정된 지오펜스 영역으로부터 이탈되는지를 판단한다. 구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)가 설정된 지오펜스 영역으로부터 이탈되면, 음성 경고음을 출력하여 선박(20)의 잔여 객체들에게 조난 사고 발생을 알려주고, 조난 사고 상황과 조난자의 위치 등에 최적화된 AI 음성 정보를 출력하여 선박(20)의 운항자에게 조난자의 위치로 항해를 유도하도록 제공한다. 또 구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)가 설정된 지오펜스 영역을 이탈하지 않더라도 고도 정보와 염분 농도 정보에 의해 선박(20)에서의 낙선 사고가 발생되었음이 판별되면, 낙선 사고 상황과 낙선자의 위치 등에 최적화된 AI 음성 정보를 출력하여 선박(20)의 운항자에게 낙선자를 신속히 조난하도록 안내한다.

구체적으로, 이 실시예의 수신 장치(210)는 GPS 수신부(214), RF 수신부(216), 데이터 수신부(218) 및 통신 컨트롤러(212)를 포함한다.

GPS 수신부(214)는 예컨대, GPS 수신 모듈로 구비되어, GPS로부터 위성 신호를 수신하고, 위성 신호에 근거하여 현재 수신 장치(200) 자신의 위치 정보를 생성하고, 생성된 위치 정보를 통신 컨트롤러(212)로 전송한다.

RF 수신부(216)는 무선 통신망(4)을 통해 발신 장치(100)로부터 전송된 무선 신호 즉, 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 통신 컨트롤러(212)로 전송한다. RF 수신부(214)는 예컨대, SUB-1GHz 블루투스 무선 신호를 이용하여 데이터를 수신하거나 송신한다.

데이터 수신부(218)는 RF 수신부(216)로부터 수신된 데이터에서 고도 정보와 염분 농도 정보를 추출하여 통신 컨트롤러(212)로 전송한다.

그리고 통신 컨트롤러(212)는 예컨대, SUB-1GHz 무선 MCU(Micro Contoller Unit)와 BLE 무선 MCU가 일체형인 컨트롤러로 구비되고, 멀티 수신기로서의 기능을 처리한다. 즉, 통신 컨트롤러(212)는 GPS 수신부(214)로부터 위치 정보를 받아들이고, RF 수신부(216)로부터 무선 신호를 받아들이고 데이터 수신부(218)로부터 고도 정보와 염분 농도 정보를 받아서, 유무선 통신망(6)을 통해 자신의 위치 정보와 발신 장치(100)에 대한 데이터 즉, 식별 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보를 구조 처리 장치(200)의 신호 처리부(202)로 전송한다.

이러한 수신 장치(210)는 발신 장치(100)와 동일한 통신 프로토콜 및 알고리즘을 이용하여 발신 장치(100)로부터 송신된 무선 신호를 수신한다. 이 때, 무선 신호는 발신 장치(100)의 식별 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보 등이 포함된 데이터로 구비된다. 또 무선 신호에는 조난 사고가 발생된 시간 정보를 더 포함될 수 있다. 또 수신 장치(210)는 발신 장치(100)로부터 수신된 데이터를 실시간으로 구조 처리 장치(200)로 전송하여, 구조 처리 장치(200)가 실시간으로 발신 장치(100)를 구비한 객체의 위치를 모니터링하고 조난 발생 여부를 판별하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 구조 처리 장치(200)는 신호 처리부(202), 터치 패널(204), 저장부(206), AI 음성 출력부(208) 및 전원 공급부(220)를 포함한다. 구조 처리 장치(200)는 긴급용 보조 전원 장치인 무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply : UPS)(222)를 더 포함할 수 있다.

신호 처리부(202)는 예컨대, 퍼스널 컴퓨터, 클라이언트 단말기 등으로 구비되고, 구조 처리 장치(200)의 기능을 처리하기 위한 인공 지능(AI) 및 전자 지도 표시용 프로그램이 구비된다. 신호 처리부(202)는 사전에 지오펜스 기능을 이용하여 지오펜스 영역을 설정한다. 신호 처리부(202)는 사전에 다양한 조난 상황에 따른 음성 정보를 생성하고, 음성 정보를 조난 상황에 최적화되도록 기계 학습하여 AI 음성 정보를 생성하고, 이를 데이터베이스화 한다. 신호 처리부(202)는 발신 장치(100)들 각각의 식별 정보를 등록, 관리한다. 신호 처리부(202)는 객체의 발신 장치(100)의 위치를 실시간으로 추적하여 전자 지도 상에 표시하고, 발신 장치(100)가 설정된 지오펜스 영역을 벗어나면, 이를 판별하여 객체의 위치가 표시된 정보값에 매칭된 AI 음성 정보를 선박(20)의 운항자에게 제공하도록 출력하여 선박(20)을 조난자의 위치로 항해를 유도한다. 또 신호 처리부(202)는 발신 장치(100)로부터 감지된 고도 정보와 염분 농도 정보를 통해 객체가 선박(20)으로부터 낙선되는지를 판별하고, 고도 정보가 일정 고도 이하로 감지되고 동시에 염분 농도가 감지되면, 해당 객체를 낙선으로 판별하여 AI 음성 정보를 선박(20)의 운항자에게 제공하도록 출력하여 낙선된 객체를 구조하도록 안내한다.

이러한 신호 처리부(202)는 예를 들어, 운영체제 프로그램, 제어 프로그램 등의 소프트웨어와, 중앙 처리 장치, 컨트롤러, 프로세서 등의 하드웨어를 포함할 수 있다. 소프트웨어에는 예를 들어, 윈도우 기반의 운영체제 프로그램, 자바(JAVA) 지오펜스 플랫폼, 인공 지능 학습 알고리즘 및 지리 정보 시스템(Geographic Information System : GIS) 기반의 알고리즘 등이 구비될 수 있다.

구체적으로 이 실시예의 신호 처리부(202)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(230), 발신 장치 등록부(232), 지오펜스 설정부(234), AI 음성 학습 처리부(236), 위치 추적 처리부(238), 낙선 판단부(240) 및 AI 음성 항해 유도부(242)를 포함한다.

제어부(230)는 신호 처리부(202)의 제반 동작을 처리하도록 발신 장치 등록부(232), 지오펜스 설정부(234), AI 음성 학습 처리부(236), 위치 추적 처리부(238), 낙선 판단부(240) 및 AI 음성 항해 유도부(242)를 제어한다. 즉, 제어부(230)는 터치 패널(204)에 표시된 전자 지도 상에서 지오펜스 영역을 설정하도록 지오펜스 설정부(232)를 제어하고, 조난 사고의 여러가지 시나리오에 따른 음성 정보를 생성하여 인공 지능 학습으로 AI 음성 정보를 생성하도록 AI 음성 학습 처리부(234)를 제어하고, 수신 장치(210)의 통신 컨트롤러(212)와 상호 연동되어 데이터를 받아서 발신 장치(100)의 위치 정보를 실시간 추적하도록 하여 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나는지를 판단하는 위치 추적 처리부(236)를 제어하며, 그리고 위치 추적 처리부(236)로부터 모니터링 중 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나는 것으로 판단되면, 선박(20)을 조난자의 위치로 항해 유도하도록 AI 음성 정보를 선박(20)의 잔여 인원에게 제공하는 음성 항해 유도부(238)를 제어한다. 또 제어부(230)는 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 발신 장치(100)로부터 전송된 고도 정보와 염분 농도 정보를 통해 선박(20)으로부터 낙선 사고가 발생되었음이 판별되면, 발신 장치(100)의 낙선 위치에서 해당 낙선자를 구조하도록 하는 AI 음성 정보를 선박(20)의 잔여 인원에게 제공하도록 음성 항해 유도부(238)를 제어한다.

발신 장치 등록부(232)는 터치 패널(204)를 통해 발신 장치(100)들 각각의 식별 정보를 등록하도록 처리하고, 등록된 식별 번호에 매칭시켜서 발신 장치(100)를 휴대한 객체의 개인 정보를 등록하여 저장부(206)에 저장한다.

지오펜스 설정부(234)는 터치 패널(204)를 통해 발신 장치(100)와 수신 장치(210) 간의 지오펜스 영역을 설정하도록 처리하고, 설정된 지오펜스 영역에 대한 설정 정보를 저장부(206)에 저장한다.

AI 음성 학습 처리부(236)는 조난 사고의 여러가지 시나리오에 따른 음성 정보를 생성하여 인공 지능 기술을 이용하여 학습하여 AI 음성 정보를 생성하여 저장부(206)에 저장하여 데이터베이스를 구축한다.

위치 추적 처리부(238)는 발신 장치(100)의 위치 정보를 실시간 추적하도록 하여 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나는지를 모니터링한다. 위치 추적 처리부(236)는 모니터링 중 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나는 것으로 판단되면, 해당 발신 장치(100)가 선박(20)으로부터 이탈 즉, 조난되었음을 음성 항해 유도부(242)로 알려준다.

낙선 판단부(240)는 터치 패널(204)를 통해 선박(20)의 높이에 따라 기준 고도 정보를 설정하고, 위치 추적 처리부(238)에 의해 판별된 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 발신 장치(100)로부터 감지된 고도 정보와 염분 농도 정보를 통해 설정된 기준 고도 이하로 감지되고 설정된 일정 크기의 염분 농도가 감지되면, 낙선으로 판별하여 해당 발신 장치(100)가 선박(20)으로부터 낙선되었음을 음성 항해 유도부(242)로 알려준다. 여기서 낙선 판단부(240)는 해수의 지리적인 위치(예를 들어, 강수량이 많고 적은 지역, 남극 지역, 북극 지역, 적도 지역 등)에 따라 해수임을 판별하기 위한 기준 염분 농도를 다르게 설정할 수도 있다.

그리고 AI 음성 항해 유도부(242)는 위치 추적 처리부(236)로부터 발신 장치(100)가 선박(20)으로부터 이탈되었음을 알려주면, 선박(20)을 조난자의 위치로 항해 유도하도록 하는 AI 음성 정보를 AI 음성 출력부(208)로 출력하고, 낙선 판단부(240)로부터 발신 장치(100)가 선박(20)으로부터 낙선되었음을 알려주면, 해당 발신 장치(100)의 위치에서 낙선자를 구조하도록 하는 AI 음성 정보를 AI 음성 출력부(208)로 출력하여 선박(20)의 잔여 객체들에게 안내한다.

다시 도 3을 참조하면, 터치 패널(204)은 터치형 디스플레이 모듈로서, 전자 지도를 표시하고, 전자 지도 상에 발신 장치(100)와 수신 장치(210) 각각의 위치를 표시하며, 발신 장치(100)와 수신 장치(210) 간의 설정된 지오펜스 영역을 표시한다. 터치 패널(204)은 전자 지도 상에 발신 장치(100)들 각각의 식별 정보를 등록하도록 입력한다. 터치 패널(204)은 유저 인터페이스 화면을 통해 지오펜스 영역을 설정 입력한다. 터치 패널(204)은 유저 인터페이스 화면을 통해 낙선으로 판별하기 위한 기준 고도 정보를 설정하도록 입력한다. 또 터치 패널(204)은 유저 인터페이스 화면을 통해 해수임을 판별하기 위한 기준 염분 농도를 설정할 수도 있다. 이러한 터치 패널(204)는 구조 처리 장치(100)의 처리 과정에 따라 다양한 정보나 명령을 입력하거나 표시한다.

저장부(206)는 신호 처리부(202)의 처리 과정에 따라 다양한 정보를 읽거나 기입할 수 있다. 즉, 저장부(206)는 인공 지능(AI) 및 전자 지도 표시용 프로그램과, 발신 장치(100)들의 식별 정보와, 지오펜스 영역에 대한 설정 정보와, 기준 고도 정보 및 다양한 AI 음성 정보 등을 저장한다. 저장부(206)은 발신 장치(100)로부터 전송된 데이터로부터 발신 장치(100)의 식별 정보와, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보를 추출하여 저장할 수 있다. 또 저장부(206)는 수신 장치(210)의 위치 정보를 저장할 수 있다.

AI 음성 출력부(208)는 예컨대, 인공 지능(AI) 스피커로 구비되고, 조난 사고 발생 시, 신호 처리부(202)의 제어를 받아서 AI 음성 정보를 출력한다. 이 때, AI 음성 출력부(208)는 선박(20)이 조난자의 위치까지 신속하게 항해할 수 있도록 조난 상황에 최적화로 학습된 AI 음성 정보를 출력하거나, 근거리에서 선박(20)으로부터 낙선 사고가 발생된 경우, 낙선자를 신속하게 구조하도록 하는 AI 음성 정보를 출력한다.

전원 공급부(220)는 신호 처리부(202)의 제어를 받아서 구조 처리 장치(200)의 전원을 공급한다. 전원 공급부(220)는 UPS(222)로 전원을 공급하여 충전시킨다.

그리고 UPS(222)는 전원 공급부(220)로부터 전원을 공급받아서 충전되고, 정전이나 전원 공급부(220)의 오동작 시, 구조 처리 장치(200)의 전원을 공급한다.

따라서 본 발명의 해상 인명 주조 시스템(2)은 구조 처리 장치(200)가 수신 장치(210)를 통해 발신 장치(100)의 위치 정보를 실시간 수집하여 모니터링하고, 모니터링 중 설정된 지오펜스 영역을 벗어나면, 조난 사고가 발생된 것으로 판별하여 음성 경고음과 함께, 인공 지능 기술을 이용하여 구비된 AI 음성 정보를 선박(20)의 잔여 객체들에게 알리어 신속한 구조를 유도하고, 구조 처리 장치(200)가 수신 장치(210)를 통해 발신 장치(100)의 고도 정보와 염분 농도 정보를 실시간 수집하여 모니터링하고, 모니터링 중 설정된 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 일정 기준 고도 이하로 감지되고 동시에 일정 크기 이상의 염분 농도가 감지되면, 낙선 사고가 발생된 것으로 판별하여 음성 경고음과 함께, 인공 지능 기술을 이용하여 구비된 AI 음성 정보를 선박(20)의 잔여 객체들에게 알리어 신속하고 정확한 구조가 이루어지도록 안내한다.

또 조난 시에도 GPS를 이용한 위치 정보와 저주파 고출력 SUB-1GHz RF 신호를 통하여 최대 약 7.5 마일 해역의 조난자의 위치를 실시간으로 파악하고, 선박에 구비된 구조 처리 장치(200)의 AI 음성 정보를 통하여 조난자의 표류 지점으로 선박을 유도한다. 이 때, 선박의 유도는 표류자의 현재 표류 지점 방위각, 위도, 경도, 방향, 잔여 거리 등을 일정 시간 예를 들어, 약 5 내지 10 초 간격으로 선박의 운항자에게 전달하여 가상 항해사의 역활을 수행하며, 악천후에서도 기존의 항법 장치 등의 식별 작업 없이 AI 음성 정보 만으로도 조난자의 표류 지점까지 선박의 신속한 이동이 가능하다.

또 최대 12 명의 동시 조난 사고 발생 시에도 복수 개의 발신 장치(100)들을 식별하여 최대 7.5 마일 반경 내의 수색이 가능하며, 이로 인하여 대형 해상 사고 발생 시에도 신속하게 인명을 구조할 수 있으므로 그 효과가 탁월하다.

또 발신 장치(100)는 해수면에서 최소 3 센티미터 정도의 높이에서도 안정적인 RF 신호의 송신이 가능하여, 조난자가 별도의 안테나나 해수면에서의 인위적인 행동이 없이도 최대 약 7.5 마일까지 안정적인 신호 전송이 가능하며, 악천후로 인한 일시적인 침수 후에도 약 5 초당 1 회의 발신으로 인하여 지속적인 신호를 수신 장치(210)로 발신 가능하다. 이러한 발신 장치(100)는 원칩(one-chip) 형의 통신 컨트롤러(104)와, 저주파 고출력의 SUB-1HzG RF 신호를 이용함으로써, 초저 전력 보드 설계와 통신 알고리즘을 통하여 약 5 초당 1 회의 무선 신호 발신으로 최대 약 8 시간의 지속적인 운용이 가능하다.

또 발신 장치(100)로부터 전송된 무선 신호를 증폭시키는 RF 신호 증폭 장치(미도시됨)가 장착된 주변 선박이 사고 해역 인근에서 운항 중일 경우, RF 신호 증폭 장치를 경유하여 현재의 최대 약 7.5 마일의 발신 장치(100)의 전파 비거리를 기하 급수적으로 확장할 수도 있다.

또 해경 및 기타 구조 기관에 동일한 수신 장치(210)가 장착된 경우, 사고 선박(20)이 침몰하여 조난자의 수색이 어려운 경우에도 발신 장치(100)의 수신이 가능하며, 발신 장치(100)의 1 대의 무선 신호를 복수 개의 수신 장치(210)에서 수신이 가능하여 사고 지점에 위치하는 복수 개의 선박에서 동시에 수색이 가능하다.

또한 조난자가 장시간의 표류로 인하여 약 8 시간 이상의 시간이 경과되어 발신 장치(100)의 전원이 소실된 상태에서도 마지막 발신 지점의 위치 정보를 저장하여 구조 확율을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.

뿐만 아니라, 발신 장치(100)에 관성 센서(110)와 염분 센서(112)를 구비하여 근거리 즉, 정선 중인 선박(20)에서의 낙선 사고 발생 시, 기준 고도 이하로 감지됨과 동시에 해수에 의한 염분 농도를 감지하여, 민물이나 빗물에서는 반응을 하지 않고, 염분이 함유된 해수에서만 반응하는 방식으로 오탐지율을 현저히 줄일 수 있으며, 근거리 낙선 시, 낙선자를 신속하고 정확하게 구조할 수 있다.

그리고 도 5는 본 발명에 따른 해상 인명 구조 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 도 1의 해상 인명 구조 시스템(2)에 의해 처리된다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 해상 인명 구조 시스템(2)은 구조 처리 장치(200)가 단계 S300에서 복수 개의 발신 장치(100)들의 식별 정보를 등록, 관리하고, 단계 S302에서 선박(20)에서의 조난 사고 발생에 따른 여러가지 시나리오에 대응하여 다양한 대응 상황에 대한 음성 정보를 인공 지능 학습하여 AI 음성 정보를 생성, 저장하고, 단계 S304에서 유저 인터페이스 화면(예를 들어, 전자 지도 상)에서 지오펜스 영역을 설정하며, 단계 S306에서 선박(20)의 높이에 따라 낙선임을 판별하기 위한 기준 고도 정보를 설정한다.

단계 S308에서 발신 장치(100)가 GPS로부터 위성 신호를 수신하여 위치 정보를 생성하고, 단계 S310에서 관성 센서(110)를 통해 발신 장치(100)의 이동에 따른 관성 정보 즉, 가속도 정보와 고도 정보를 감지하며, 단계 S312에서 염분 센서(112)를 통해 염분 농도 정보를 측정한다.

단계 S314에서 발신 장치(100)가 실시간 또는 주기적으로 자신의 식별 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보 등이 포함된 데이터를 무선 통신망(4)으로 송신한다.

단계 S316에서 수신 장치(210)가 무선 통신망(4)을 통해 발신 장치(100)로부터 송신된 데이터를 받아서 구조 처리 장치(200)로 전송한다.

단계 S318에서 구조 처리 장치(200)는 수신 장치(210)로부터 전송된 데이터를 통해 발신 장치(100)의 식별 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 고도 정보 및 염분 농도 정보, 그리고 수신 장치(210)의 위치 정보를 취합하고, 단계 S320에서 전자 지도 상에 발신 장치(100)와 수신 장치(210)의 위치를 표시하여 실시간으로 발신 장치(100)의 위치를 모니터링한다. 이 때, 설정된 지오펜스 영역을 이용하여 발신 장치(100)와 수신 장치(210)의 위치를 표시한다.

단계 S322에서 구조 처리 장치(200)는 모니터링 중 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나면, 단계 S326으로 진행하여 해당 조난 사고에 대응되는 AI 음성 정보를 출력하여 경보하고, 동시에 선박(20)을 발신 장치(100)의 조난자 위치로 항해를 유도하도록 선박(20)의 운항자에게 전달한다. 이 때, AI 음성 정보는 조난자의 표류 지점 방위각, 위도, 경도, 방향, 잔여 거리 등을 약 10 초 간격으로 선박의 운항자에게 전달하여 가상 항해사의 역활을 수행한다. 이에 선박(20)의 운항자는 악천후 등의 기상 환경과, 별도의 항법 장치 등의 식별 작업이 없이 AI 음성 정보를 통해 선박(20)을 조난자의 위치로 항해하여 인명을 신속하게 구조할 수 있다.

그러나 단계 S322에서 구조 처리 장치(200)는 모니터링 중 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 고도 정보와 염분 농도 정보를 통해 선박(20)에서의 낙선 사고 발생됨이 판별되면, 단계 S326으로 진행하여 낙선 사고에 대응하여 음성 경고음과 함께, 인공 지능 기술을 이용하여 구비된 AI 음성 정보를 선박(20)의 잔여 객체들에게 알리어 낙선자를 신속하고 정확하게 구조하도록 안내한다.

그리고 단계 S322에서 구조 처리 장치(200)는 발신 장치(100)가 지오펜스 영역을 벗어나지 않고 동시에 단계 S324에서 낙선 사고가 발생되지 않으면, 이 수순은 단계 S318로 진행하여 상술한 과정(단계 S318 내지 단계 S326)들을 반복하여 조난 사고 및 낙선 사고의 유무를 실시간 모니터링하도록 처리한다.

이상에서, 본 발명에 따른 해상 인명 구조 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

2 : 해상 인명 구조 시스템
4 : 무선 통신망
6 : 유무선 통신망
10 : 구명 조끼
20 : 선박
100 : 발신 장치
200 : 구조 처리 장치
210 : 수신 장치

Claims (4)

1. 해상 인명 구조 시스템에 있어서:
   각각이 서로 다른 식별 정보를 구비하여 선박에 승선한 객체들 각각이 착용하는 구명 조끼에 장착되고, 위성 위치 확인 시스템(GPS)으로부터 위성 신호를 받아서 현재 위치에 대응되는 위치 정보와, 관성 센서를 통해 측정된 가속도 정보와 고도 정보, 그리고 염분 센서를 통해 측정된 염분 농도 정보를 포함하는 무선 신호를 송신하는 발신 장치;
   상기 선박에 구비되어 위성 위치 확인 시스템(GPS)으로부터 위성 신호를 받아서 현재 위치 정보를 생성하고, 상기 발신 장치로부터 송신되는 무선 신호를 수신하는 수신 장치; 및
   전자 지도 상에서 상기 수신 장치를 중심으로 상기 발신 장치의 위치를 모니터링하기 위한 지오펜스 영역을 설정하고, 조난 사고 발생에 따른 음성 경보음과, 복수의 조난 사고의 상황에 대응하는 음성 정보를 인공 지능 기술을 이용하여 학습하여 인공 지능 음성 정보를 생성 및 데이터베이스화하고, 상기 발신 장치들 각각의 식별 정보를 등록하고, 선박의 높이에 따라 낙선 여부를 판별하기 위한 기준 고도 정보를 설정하고, 상기 수신 장치로부터 상기 발신 장치의 무선 신호와 상기 수신 장치의 위치 정보를 전달받아서 상기 발신 장치와 상기 수신 장치의 위치 및 설정된 상기 지오펜서 영역을 상기 전자 지도 상에 표시하여 상기 발신 장치의 위치를 실시간으로 모니터링하고, 상기 발신 장치가 설정된 상기 지오펜스 영역을 벗어나면, 상기 발신 장치가 조난된 것으로 판별하여 상기 발신 장치의 조난 위치로 상기 선박의 항해를 유도하는 인공 지능 음성 정보를 출력하고, 상기 발신 장치가 설정된 상기 지오펜스 영역을 벗어나지 않더라도 상기 발신 장치로부터 측정된 고도 정보가 기준 고도 정보 이하이고, 동시에 일정 크기 이상의 염분 농도 정보가 감지되면, 상기 발신 장치가 상기 선박에서 낙선된 것으로 판별하여 상기 발신 장치의 낙선 위치로 구조하도록 안내하는 인공 지능 음성 정보를 출력하는 구조 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 인명 구조 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 발신 장치는,
   안테나를 통하여 상기 위성 위치 확인 시스템(GPS)로부터 위성 신호를 수신하고, 무선 통신망으로 설정된 주파수 대역의 무선 신호를 출력하는 듀플렉서;
   상기 듀플렉서로부터 수신된 위성 신호에 근거하여 현재 상기 발신 장치의 위치 정보를 생성하는 제1 GPS 수신부;
   상기 발신 장치의 이동에 따른 가속도 정보와 고도 정보를 측정하는 상기 관성 센서;
   상기 선박으로부터 상기 발신 장치의 낙선 시, 해수의 염분 농도 정보를 측정하는 상기 염분 센서;
   상기 듀플렉서를 제어하는 제1 통신 컨트롤러;
   상기 발신 장치의 식별 정보를 저장하고, 상기 통신 컨트롤러를 제어하여 상기 듀플렉서가 위성 신호를 수신하도록 하고, 상기 듀플렉서로부터 상기 무선 통신망을 통해 상기 발신 장치의 식별 정보와, 상기 GPS 수신부로부터 전송된 위치 정보와, 상기 관성 센서로부터 측정된 가속도 정보와 고도 정보 및, 상기 염분 센서로부터 측정된 염분 농도 정보를 적어도 포함하는 데이터에 대응되는 상기 무선 신호를 외부로 전송하도록 하는 제어부;
   상기 제어부로부터 전송된 데이터를 상기 통신 컨트롤러로 전송하는 데이터 송신부; 및
   상기 제어부의 제어를 받아서 상기 발신 장치의 전원을 공급하는 배터리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 인명 구조 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 수신 장치는,
   상기 위성 위치 확인 시스템으로부터 위성 신호를 수신하여 현재의 위치 정보를 생성하는 제2 GPS 수신부;
   상기 무선 통신망을 통해 상기 발신 장치로부터 전송된 상기 무선 신호를 수신하는 RF 수신부;
   상기 RF 수신부로부터 수신된 데이터에서 고도 정보와 염분 농도 정보를 추출하는 데이터 수신부; 및
   상기 제2 GPS 수신부로부터 위치 정보를 받아들이고, 상기 RF 수신부로부터 상기 무선 신호를 받아서, 상기 데이터 수신부로부터 추출된 고도 정보와 염분 농도 정보를 받아들이고, 유무선 통신망을 통해 상기 수신 장치의 위치 정보와 상기 발신 장치에 대한 데이터를 상기 구조 처리 장치로 전송하는 제2 통신 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 인명 구조 시스템.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구조 처리 장치는,
   사전에 지오펜스 기능을 이용하여 상기 지오펜스 영역을 설정하고, 상기 음성 경고음과 상기 인공 지능 음성 정보를 생성하여 데이터베이스화하고, 상기 발신 장치들 각각의 식별 정보를 등록하고, 상기 발신 장치와 상기 수신 장치의 위치 및 상기 지오펜스 영역을 실시간으로 전자 지도 상에 표시하고, 상기 발신 장치가 상기 지오펜스 영역을 벗어나면, 상기 발신 장치의 위치가 표시된 정보값에 매칭된 상기 인공 지능 음성 정보를 출력하여 상기 선박을 조난된 객체의 위치로 항해를 유도하며, 상기 발신 장치로부터 감지된 고도 정보가 상기 기준 고도 정보 이하로 감지되고 동시에 일정 크기 이상의 염분 농도 정보가 감지되면, 상기 발신 장치가 상기 선박에서 낙선된 것으로 판별하여 상기 발신 장치의 낙선 위치에 매칭된 상기 인공 지능 음성 정보를 출력하여 낙선된 객체를 구조하도록 안내하는 신호 처리부;
   상기 신호 처리부의 제어를 받아서 상기 전자 지도를 표시하고, 상기 전자 지도 상에 상기 발신 장치와 상기 수신 장치의 위치 및, 상기 지오펜스 영역을 설정 표시하고, 상기 발신 장치들 각각의 식별 정보를 등록하고, 상기 기준 고도 정보를 설정하는 터치 패널;
   적어도 상기 발신 장치의 식별 정보, 상기 지오펜스 영역에 대한 설정 정보, 상기 발신 장치의 위치 정보, 상기 기준 고도 정보, 상기 음성 경고음 및 상기 인공 지능 음성 정보가 저장되는 저장부;
   상기 발신 장치가 상기 지오펜스 영역을 벗어나거나 상기 발신 장치가 낙선으로 판별되면, 상기 신호 처리부의 제어를 받아서 상기 인공 지능 음성 정보를 출력하는 인공 지능 음성 출력부; 및
   상기 신호 처리부의 제어를 받아서 상기 구조 처리 장치의 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 인명 구조 시스템.

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