KR20220132909A - System for autonomous ship berthing reflecting weather conditions - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a system for berthing an autonomous ship, reflecting weather conditions. The system for berthing an autonomous ship, reflecting weather conditions comprises: a speed control device which controls an engine that provides propulsion to an autonomous ship; a direction control device which controls the bow so that the traveling direction of the autonomous ship is determined; a lateral movement control device which performs control so that the autonomous ship travels left or right; a sensor device which measures the current position, moving direction, and moving speed of the autonomous ship and measures the wave height, wind speed, and wind direction of the sea around the autonomous ship; and an automatic navigation system which generates a navigation route to a preset destination, performs control so that the autonomous ship navigates according to the generated navigation route, and predicts the possibility of collision with a pier or obstacles around the pier according to the wave height, wind speed, wind direction, moving direction, and moving speed and performs control so that the autonomous ship can dock or leave the pier when the autonomous ship enters or leaves a port. Therefore, the system enables the autonomous ship to automatically and safely dock or leave the pier in consideration of marine weather conditions.

Description

기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템{System for autonomous ship berthing reflecting weather conditions}System for autonomous ship berthing reflecting weather conditions

본 발명은 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a folding system of an autonomously operated ship in which weather conditions are reflected.

자율운항선박은 선원 없이 자동으로 정해진 경로를 항해하고, 필요한 경우, 원격 조종 통제 센터에서 항해 및 기관부(예를 들면, 엔진, 방향타 장치)를 제어할 수 있는 선박을 말한다. 이를 위하여, 지상에는 자율운항선박을 원격으로 조종하기 위한 원격 조종 통제 센터가 필요하며, 기술적인 문제 및 법적인 문제 등의 해결을 위하여 원격 조종 통제 센터에서는 선장 및 기관장이 직접 지휘 통솔을 수행해야 한다.Autonomous vessel refers to a vessel capable of navigating an automatically set route without crew and, if necessary, controlling navigation and machinery (eg engine, rudder device) from a remote-controlled control center. To this end, a remote control and control center is required to remotely control an autonomous ship on the ground. In order to solve technical and legal problems, the captain and the chief engineer must directly conduct command and control at the remote control center.

한편, 항구에 대형 선박이 화물을 일정 중량 이상 싣고 오는 경우, 해당 선박이 자체적으로 항구에 접안하기는 어렵다. 그 이유는 항구를 건설할 때 입지적으로 수심을 가장 먼저 고려하지만 부두 근처의 수심이 얕아지는 것을 피할 수는 없으며, 이에 따라 대형 화물선은 수심이 깊은 곳을 골라서 배를 끌어 해안 부두에 접안하여야 한다. 선박 운항에 있어서 가장 어려운 작업 중의 하나가 접안이다. 즉, 선박의 경우, 도로를 주행하는 자동차에 비하여 운동가속도가 작은 반면, 큰 관성력을 가지며, 파랑 등의 열악한 외부 환경에 노출되어 있기 때문에, 선박의 접안은 상당한 숙련을 요하는 어려운 작업이다. 특히, 관성력이 큰 대형 선박을 접안하는 경우, 몇 척의 터그 보트(Tug Boat)가 접안대상 선박을 밀고 당기는 과정을 거쳐 접안이 이루어지기도 한다. 이와 같은 선박 접안작업을 위해서는 정박지의 해상지리에 밝은 파일럿이 승선하여야 하며, 해당 선박 및 지원팀과의 효율적인 팀워크(Team Work)가 갖추어 져야만 안전하고 효율적인 접안작업이 이루어질 수 있다.On the other hand, when a large vessel comes to a port with more than a certain weight of cargo, it is difficult for the vessel to dock in the port by itself. The reason is that when constructing a port, geographically, the water depth is considered first, but the shallow water near the pier cannot be avoided. . One of the most difficult tasks in ship navigation is berthing. That is, in the case of a ship, while the kinetic acceleration is small compared to a car traveling on the road, it has a large inertial force and is exposed to a poor external environment such as waves, so berthing of a ship is a difficult task requiring considerable skill. In particular, in the case of berthing a large vessel with a large inertia force, berthing is sometimes accomplished through a process of pushing and pulling a berthing target vessel by several tug boats. For such a vessel berthing operation, a pilot who is well versed in the maritime geography of the marina must board the vessel, and effective teamwork with the vessel and support team can be established for safe and efficient berthing operation.

그런데, 이와 같은 선박의 접안작업은 많은 인적 자원 및 물적 자원을 필요로 하기 때문에 그 비용이 상당할 수밖에 없으며, 또한, 해양의 기상상황의 변화에 따라 선박 접안작업이 어려움을 겪을 수 있다는 문제점이 있다.However, since such berthing operation of a ship requires a lot of human and material resources, the cost is inevitably high, and there is a problem that the berthing operation of the ship may be difficult according to the change of the meteorological condition of the sea. .

대한민국등록특허공보 제10-0734814호(2007.06.27)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0734814 (June 27, 2007)

본 발명은 자율운항선박이 입항 또는 출항 시, 해양기상 상황을 고려하여 자율운항선박을 자동으로 안전하게 부두에 접안 또는 이안시키는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a docking system for autonomously operated ships that reflects the weather conditions for automatically and safely berthing or disembarking the autonomously operated ship on a pier in consideration of marine weather conditions when the autonomously operated ship enters or departs from a port.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템이 개시된다.According to one aspect of the present invention, a system for folding an autonomously operated vessel in which weather conditions are reflected is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템은, 상기 자율운항선박에 추진력을 제공하는 엔진을 제어하는 속도 제어 장치, 상기 자율운항선박의 진행방향이 결정되도록 선수를 제어하는 방향 제어 장치, 상기 자율운항선박이 좌측이나 우측으로 진행하도록 제어하는 측방이동 제어 장치, 상기 자율운항선박의 현재 위치, 이동방향 및 이동속도를 측정하고, 상기 자율운항선박의 주변 해양의 파고, 풍속 및 풍향을 측정하는 센서 장치 및 미리 설정된 목적지까지의 항해 경로를 생성하고, 상기 생성된 항해 경로에 따라 상기 자율운항선박이 항해하도록 제어하고, 상기 자율운항선박이 항구에 입항 또는 출항 시, 상기 파고, 상기 풍속, 상기 풍향, 상기 이동방향 및 상기 이동속도에 따른 부두 또는 부두 주변 장애물과의 충돌 가능성을 예측하여 상기 자율운항선박이 상기 부두에 접안 또는 이안하도록 제어하는 자동 운항 장치를 포함한다.The folding system of an autonomously operated ship reflecting the weather conditions according to an embodiment of the present invention is a speed control device that controls an engine that provides propulsion to the autonomously operated ship, and controls the bow so that the moving direction of the autonomously operated ship is determined. A direction control device that controls the autonomous navigation vessel to proceed to the left or right, a lateral movement control device that measures the current position, movement direction, and movement speed of the autonomous vessel, and the wave height of the sea around the autonomous vessel, A sensor device for measuring wind speed and direction and a navigation route to a preset destination are generated, and the autonomous navigation vessel is controlled to navigate according to the generated navigation route, and when the autonomous navigation vessel enters or departs from a port, the And a wave height, the wind speed, the wind direction, the moving direction and predicting the possibility of collision with obstacles around the pier or the pier according to the moving speed, and an automatic navigation device for controlling the autonomous vessel to berth or disembark at the pier.

상기 측방이동 제어 장치는, 상기 자율운항선박의 좌측 및 우측에서 해수에 잠기는 부분에 형성된 복수의 프로펠러 룸(Propeller Room) 및 상기 프로펠러 룸 내부에 설치되는 미니 프로펠러를 포함하되, 상기 프로펠러 룸은 도어(Door)에 의하여 개폐된다.The lateral movement control device includes a plurality of propeller rooms formed in portions submerged in seawater on the left and right sides of the autonomous ship and a mini propeller installed inside the propeller room, wherein the propeller room is a door ( Door) is opened and closed.

상기 자동 운항 장치는 상기 자율운항선박이 입항 시, 상기 부두로의 접안을 위한 상기 부두까지의 접안 경로를 설정하고, 상기 설정된 접안 경로에 따라 상기 자율운항선박이 부두 근처까지 진입한 후, 접안을 시도하도록 제어한다.When the autonomous vessel enters a port, the autonomous navigation device sets a berthing route to the pier for berthing to the pier, and according to the set berthing route, the autonomous navigation vessel enters near the pier according to the set berthing route, and then berths control to try.

상기 자동 운항 장치는 상기 속도 제어 장치 및 상기 방향 제어 장치를 통해 상기 자율운항선박이 부두와 미리 설정된 거리를 두고 평행한 자세를 가지도록 제어한 후, 상기 측방이동 제어 장치를 통해 상기 자율운항선박이 측면 방향으로 이동하도록 제어한다.The autonomous navigation device controls the autonomous vessel to have a parallel posture at a preset distance from the pier through the speed control device and the direction control device, and then, through the lateral movement control device, the autonomous vessel moves Control to move in the lateral direction.

상기 자동 운항 장치는 상기 센서 장치에 의하여 획득되는 센싱 정보를 이용하여 상기 자율운항선박이 부두와 충돌이 예상되는지 여부를 판단하고, 상기 부두와 충돌이 예상되는 경우, 상기 자율운항선박이 부두를 회피하도록 제어한다.The autonomous navigation device determines whether a collision is expected with the pier by using the sensing information obtained by the sensor device, and when the collision with the pier is expected, the autonomous vessel avoids the pier control to do

상기 자동 운항 장치는 상기 자율운항선박이 미리 설정된 부두와의 최근접 거리 내에 위치하는지 여부, 현재 위치에서 부두까지의 거리 및 현재 위치에서 부두에 충돌하기까지 걸리는 시간을 산출함으로써, 상기 충돌 가능성을 예측하고, 상기 자율운항선박이 현재 진행 방향의 반대 방향으로 상기 자율운항선박의 추진력이 작용하도록 제어한다.The autonomous navigation device predicts the possibility of collision by calculating whether the autonomous vessel is located within the closest distance to the preset pier, the distance from the current location to the pier, and the time it takes to collide with the pier from the current location and control so that the driving force of the autonomous vessel acts in a direction opposite to the current traveling direction of the autonomous vessel.

본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템은, 자율운항선박이 입항 또는 출항 시, 해양기상 상황을 고려하여 자율운항선박을 자동으로 안전하게 부두에 접안 또는 이안시킴으로써, 예인선 및 도선사없이 접안 또는 이안이 이루어질 수 있다.The berthing system for autonomously operated ships reflecting the weather conditions according to an embodiment of the present invention is a tugboat by automatically and safely berthing or disembarking an autonomously operated ship on a pier in consideration of marine weather conditions when an autonomously operated ship enters or departs from a port. And berthing or berthing can be made without a pilot.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템의 동작 방법을 예시하여 나타낸 흐름도.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a foldable system for an autonomously operated vessel in which weather conditions are reflected according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a view for explaining the folding system of the autonomously operated vessel in which the weather conditions according to the embodiment of the present invention of FIG. 1 are reflected; FIG.
3 is a flowchart illustrating an operation method of a foldable system of an autonomously operated ship in which weather conditions are reflected according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템에 대하여 설명하되, 도 2를 참조하기로 한다.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a folding system for an autonomously operated ship in which the weather conditions are reflected according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a drawing for explaining the folding system of the operating vessel. Hereinafter, with reference to FIG. 1 , a folding system for an autonomous ship in which a weather condition is reflected according to an embodiment of the present invention will be described, with reference to FIG. 2 .

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템은, 자동 운항 장치(100), 속도 제어 장치(200), 방향 제어 장치(300), 측방이동 제어 장치(400), 센서 장치(500) 및 통신 장치(600)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the folding system of the autonomous ship reflecting the weather conditions according to an embodiment of the present invention includes an automatic navigation device 100 , a speed control device 200 , a direction control device 300 , and lateral movement control. It may be configured to include the device 400 , the sensor device 500 , and the communication device 600 .

속도 제어 장치(200)는 자율운항선박(10)에 추진력을 제공하는 엔진 및 엔진을 제어하는 제어기를 포함한다. 속도 제어 장치(200)는 자동 운항 장치(100) 또는 항해사의 직접적인 조작에 의하여 결정된 속도로 엔진이 동작하도록 제어할 수 있다.The speed control device 200 includes an engine that provides propulsion to the autonomous vessel 10 and a controller that controls the engine. The speed control device 200 may control the engine to operate at a speed determined by direct manipulation of the automatic navigation device 100 or a navigator.

방향 제어 장치(300)는 자율운항선박(10)의 진행방향이 결정되도록 선수를 제어하는 장치로서, 방향타 및 방향타의 각도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. 방향 제어 장치(300)는 자동 운항 장치(100) 또는 항해사의 직접적인 조작에 의하여 결정된 방향으로 선수가 위치하도록 제어할 수 있다.The direction control device 300 is a device for controlling a bow so that the traveling direction of the autonomous vessel 10 is determined, and may include a controller for controlling the rudder and the angle of the rudder. The direction control device 300 may control the bow to be positioned in a direction determined by the automatic navigation device 100 or a direct manipulation of the navigator.

측방이동 제어 장치(400)는 자율운항선박(10)의 엔진의 추진력을 이용하여 자율운항선박(10)이 좌측이나 우측으로 바로 진행하도록 제어하는 장치이다.The lateral movement control device 400 is a device for controlling the autonomous navigation vessel 10 to proceed directly to the left or right by using the driving force of the engine of the autonomous navigation vessel 10 .

일반적으로, 속도 제어 장치(200)는 자율운항선박(10)의 후미에 장착된 메인 프로펠러를 이용하여 자율운항선박(10)의 전진 또는 후진을 위한 추진력을 발생시킬 수 있다. 이때, 방향 제어 장치(300)는 방향타의 각도를 제어하여 자율운항선박(10)의 선수 방향을 제어할 수 있다.In general, the speed control device 200 may generate a driving force for moving forward or backward of the autonomous vessel 10 by using a main propeller mounted at the rear of the autonomous vessel 10 . In this case, the direction control device 300 may control the bow direction of the autonomous vessel 10 by controlling the angle of the rudder.

본 발명의 실시예에 따르면, 측방이동 제어 장치(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 자율운항선박(10)의 측면에 장착된 복수의 미니 프로펠러를 이용하여 자율운항선박(10)이 그대로 좌측 또는 우측으로 진행하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lateral movement control device 400 uses a plurality of mini propellers mounted on the side of the autonomous vessel 10 as shown in FIG. You can control it to go left or right.

즉, 도 2를 참조하면, 측방이동 제어 장치(400)는 자율운항선박(10)의 좌측 및 우측에서 해수에 잠기는 부분에 형성된 복수의 프로펠러 룸(Propeller Room)(410) 및 프로펠러 룸(410) 내부에 설치되는 미니 프로펠러(420)를 포함하여 구성될 수 있다.That is, referring to FIG. 2 , the lateral movement control device 400 includes a plurality of propeller rooms 410 and propeller rooms 410 formed in portions submerged in seawater on the left and right sides of the autonomous vessel 10 . It may be configured to include a mini propeller 420 installed therein.

여기서, 프로펠러 룸(410)은 자율운항선박(10)의 내측에 형성되고, 프로펠러 룸(410)이 위치하는 자율운항선박(10)의 외측에는 자율운항선박(10)의 측면이 연장된 형태로 프로펠러 룸(410)을 개폐하는 도어(Door)가 형성될 수 있다. 이를 통해, 도어의 개폐에 따라 프로펠러 룸(410) 내부의 미니 프로펠러(420)가 해수에 노출되거나 해수로부터 차단될 수 있다.Here, the propeller room 410 is formed inside the autonomous vessel 10, and the side of the autonomous vessel 10 is extended outside the autonomous vessel 10 in which the propeller room 410 is located. A door for opening and closing the propeller room 410 may be formed. Through this, the mini propeller 420 inside the propeller room 410 may be exposed to seawater or blocked from seawater according to the opening and closing of the door.

즉, 프로펠러 룸(410)을 개폐하는 도어는 자율운항선박(10)이 좌측이나 우측으로 바로 진행할 때만 미니 프로펠러(420)가 해수에 노출되도록 개방될 수 있다. 자율운항선박(10)이 메인 프로펠러를 이용하여 운항 중인 평상 시 상황에서는, 도어가 개방된 프로펠러 룸(410)은 물에 저항을 발생시켜 정상적인 운항에 방해가 될 수 있으므로, 프로펠러 룸(410)을 개폐하는 도어는 자율운항선박(10)이 정상적으로 운항하도록 폐쇄될 수 있다.That is, the door for opening and closing the propeller room 410 may be opened so that the mini propeller 420 is exposed to seawater only when the autonomous vessel 10 proceeds directly to the left or right. In a normal situation in which the autonomous ship 10 is operating using the main propeller, the propeller room 410 with an open door generates resistance to water and may interfere with normal operation. The opening and closing door may be closed so that the autonomous vessel 10 operates normally.

센서 장치(500)는 주변환경의 상태를 측정하기 위한 각종 센서를 포함할 수 있다. 센서 장치(500)는 각종 센서에 의하여 측정되는 센싱 정보를 자동 운항 장치(100)로 전송할 수 있다.The sensor device 500 may include various sensors for measuring the state of the surrounding environment. The sensor device 500 may transmit sensing information measured by various sensors to the autonomous navigation device 100 .

즉, 센서 장치(500)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동선박식별장치(AIS: Automatic Identification System)(510), 레이더(RADAR)(520), 파고 센서(530), 바람 센서(540) 및 위치 센서(550)를 포함할 수 있다.That is, the sensor device 500 is, as shown in FIG. 1 , an Automatic Identification System (AIS) 510 , a radar (RADAR) 520 , a wave height sensor 530 , and a wind sensor 540 . and a position sensor 550 .

자동선박식별장치(510)는 다른 선박들의 항적 데이터인 AIS 데이터를 수신하여 수집한다.The automatic ship identification device 510 receives and collects AIS data, which is track data of other ships.

여기서, AIS 데이터는 정적(static) 정보와 동적(dynamic) 정보로 구성되며, 정적 정보는 선명, 선박의 제원, 목적지 등을 포함하고, 동적 정보는 선박의 현재 위치 및 침로, 속도 등의 운항정보를 포함한다.Here, the AIS data consists of static information and dynamic information, and the static information includes ship name, ship specifications, and destination, and dynamic information includes navigation information such as the ship's current location, course, and speed. includes

레이더(520)는 주변 선박들의 위치를 측정한다.The radar 520 measures the positions of surrounding ships.

파고 센서(530)는 주변 해양의 파고를 측정한다.The wave height sensor 530 measures the wave height of the surrounding ocean.

바람 센서(540)는 주변 해양의 풍속 및 풍향을 측정한다.The wind sensor 540 measures the wind speed and wind direction of the surrounding ocean.

위치 센서(550)는 자율운항선박(10)의 현재 위치를 측정하며, 이동 중인 경우, 측정되는 실시간 현재 위치로부터 이동방향 및 이동속도를 측정한다. 예를 들어, 위치 센서(550)는 GPS(Global Positioning System) 장치일 수 있다.The position sensor 550 measures the current position of the autonomous vessel 10 and, when moving, measures the moving direction and moving speed from the measured real-time current position. For example, the location sensor 550 may be a Global Positioning System (GPS) device.

이와 같은 각종 센서들이 측정한 센싱 정보는 자동 운항 장치(100)로 전송될 수 있다.Sensing information measured by such various sensors may be transmitted to the autonomous navigation device 100 .

통신 장치(600)는 다른 자율운항선박 또는 육상의 통신 가능한 각종 장치들과 통신을 수행한다.The communication device 600 performs communication with other autonomously operated ships or various devices capable of communicating on land.

예를 들어, 통신 장치(600)는 CDMA, 위성통신, LTE, RF통신 등과 같은 다양한 통신매체를 포함할 수 있다.For example, the communication device 600 may include various communication media such as CDMA, satellite communication, LTE, RF communication, and the like.

특히, 통신 장치(600)는 육상에서 선박들의 항해를 지원하는 육상관제센터의 서버, 기상정보를 제공하는 기상청 서버 등과 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 기상정보는 실시간 기상 정보 및 미래의 기상 예측 정보를 포함할 수 있으며, 특히, 해당 선박이 위치하는 해상 영역의 파고, 날씨 등을 포함할 수 있다.In particular, the communication device 600 may communicate with a server of a land control center that supports navigation of ships on land, a server of the Korea Meteorological Administration that provides weather information, and the like. Here, the meteorological information may include real-time weather information and future weather prediction information, and in particular, may include a wave height, weather, etc. of a sea area in which the corresponding vessel is located.

자동 운항 장치(100)는 목적지 정보를 입력받아 목적지까지의 최적의 항해 경로를 생성하고, 생성된 최적의 항해 경로에 따라 자율운항선박(10)이 항해하도록 제어한다.The autonomous navigation device 100 receives destination information, generates an optimal navigation route to the destination, and controls the autonomous navigation vessel 10 to navigate according to the generated optimal navigation route.

예를 들어, 자동 운항 장치(100)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있으며, 전자해도 데이터베이스, 최적의 항해 경로를 산출하는 경로 알고리즘 등을 포함할 수 있다.For example, the automatic navigation device 100 may be implemented by software, hardware, or a combination of software and hardware, and may include an electronic chart database, a route algorithm for calculating an optimal navigation route, and the like.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 항구에 입항 또는 출항 시 부두에 안전하게 접안 또는 이안하도록 제어할 수 있다.In particular, the autonomous navigation device 100 according to the embodiment of the present invention can control the autonomously operated vessel 10 to safely berth or berth at the pier when the autonomous vessel 10 enters or departs a port.

자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 입항 시, 해당 항구의 부두로의 접안을 위한 부두까지의 접안 경로를 설정하고, 설정된 접안 경로에 따라 자율운항선박(10)이 부두 근처까지 진입한 후, 접안을 시도하도록 제어할 수 있다.When the autonomous vessel 10 enters a port, the autonomous navigation device 100 sets a berthing route to the pier for berthing at the pier of the corresponding port, and according to the set berthing route, the autonomous navigation vessel 10 moves to the vicinity of the pier. After entering, you can control to try to berth.

즉, 자동 운항 장치(100)는 속도 제어 장치(200) 및 방향 제어 장치(300)를 통해 자율운항선박(10)이 부두와 미리 설정된 거리를 두고 평행한 자세를 가지도록 제어할 수 있다. 이어, 자동 운항 장치(100)는 측방이동 제어 장치(400)를 통해 부두와 평행한 자세를 가지는 자율운항선박(10)이 측면 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다. 즉, 자동 운항 장치(100)는 측방이동 제어 장치(400)가 자율운항선박(10)의 좌측 또는 우측의 복수의 프로펠러 룸(410)을 개방하고 개방된 프로펠러 룸(410)의 미니 프로펠러(420)를 작동시키도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 자율운항선박(10)이 부두와 평행한 상태에서 부두에 접근함으로써, 자율운항선박(10)의 접안이 이루어질 수 있다.That is, the autonomous navigation device 100 may control the autonomous navigation vessel 10 to have a parallel posture with a preset distance from the pier through the speed control device 200 and the direction control device 300 . Next, the autonomous navigation device 100 may control the autonomous navigation vessel 10 having a posture parallel to the pier to move in the lateral direction through the lateral movement control device 400 . That is, in the automatic navigation device 100 , the lateral movement control device 400 opens a plurality of propeller rooms 410 on the left or right side of the autonomous navigation vessel 10 , and the mini propeller 420 of the opened propeller room 410 . ) can be controlled to operate. Through this, by approaching the pier in a state in which the autonomous vessel 10 is parallel to the pier, the berthing of the autonomous vessel 10 can be achieved.

이어, 자동 운항 장치(100)는 센서 장치(500)에 의하여 획득되는 센싱 정보를 이용하여 자율운항선박(10)이 부두와 충돌이 예상되는지 여부를 판단한다.Next, the autonomous navigation device 100 determines whether the autonomous navigation vessel 10 is expected to collide with the pier by using the sensing information acquired by the sensor device 500 .

예를 들어, 자동 운항 장치(100)는 미리 설정된 충돌 예측 알고리즘을 이용하여, 접안하려는 부두 주변의 파고, 풍속, 풍향, 자율운항선박(10)의 실시간 이동방향 및 이동속도에 따른 부두와의 충돌 가능성을 예측할 수 있다. 여기서, 충돌 가능성은 자율운항선박(10)이 미리 설정된 부두와의 최근접 거리 내에 위치하는지 여부, 현재 위치에서 부두까지의 거리 및 현재 위치에서 부두에 충돌하기까지 걸리는 시간으로 산출될 수 있다.For example, the automatic navigation device 100 uses a preset collision prediction algorithm to collide with the pier according to the wave height, wind speed, wind direction, and real-time movement direction and movement speed of the autonomous vessel 10 around the pier to be docked. probabilities can be predicted. Here, the collision probability may be calculated as whether the autonomous vessel 10 is located within a preset distance to the pier, the distance from the current location to the pier, and the time it takes to collide with the pier from the current location.

만약, 자율운항선박(10)이 부두와 충돌이 예상되는 경우, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 부두를 회피하도록 제어한다.If the autonomous vessel 10 is expected to collide with the pier, the autonomous navigation device 100 controls the autonomous vessel 10 to avoid the pier.

예를 들어, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 현재 진행 방향과 속도로는 부두와 충돌이 예상되므로, 현재 진행 방향의 반대 방향으로 자율운항선박(10)의 추진력이 작용하도록 제어할 수 있다. 즉, 자동 운항 장치(100)는 측방이동 제어 장치(400)가 작동 중이던 미니 프로펠러(420)의 작동을 정지시키고 해당 프로펠러 룸(410)을 폐쇄함과 동시에, 반대측 복수의 프로펠러 룸(410)을 개방하고 개방된 프로펠러 룸(410)의 미니 프로펠러(420)를 작동시키도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 자율운항선박(10)이 부두와 평행한 상태에서 부두에 접근하다가 부두와 충돌이 예상됨에 따라 자율운항선박(10)의 부두와의 충돌이 회피될 수 있다.For example, the autonomous navigation device 100 predicts a collision with the pier in the current traveling direction and speed of the autonomously operated vessel 10, so that the driving force of the autonomously operated vessel 10 acts in the opposite direction to the current traveling direction. can be controlled That is, the automatic navigation device 100 stops the operation of the mini propeller 420 in which the lateral movement control device 400 is operating and closes the corresponding propeller room 410, and at the same time, a plurality of propeller rooms 410 on the opposite side. It can be controlled to operate the mini propeller 420 of the open and open propeller room 410 . Through this, as the autonomous vessel 10 approaches the pier in a state parallel to the pier and a collision with the pier is expected, collision of the autonomous vessel 10 with the quay can be avoided.

이어, 자동 운항 장치(100)는 센서 장치(500)에 의하여 획득되는 센싱 정보를 이용하여 자율운항선박(10)이 부두와 미리 설정된 안전거리 이상 이격된 것으로 판단되면, 다시 자율운항선박(10)이 접안을 시도하도록 제어할 수 있다.Next, when it is determined that the autonomous navigation vessel 10 is separated from the pier by more than a preset safe distance using the sensing information obtained by the sensor device 500, the autonomous navigation device 100 again autonomously operates the boat 10 It can be controlled to attempt this berthing.

자동 운항 장치(100)는 센서 장치(500)에 의하여 실시간으로 획득되는 센싱 정보를 이용하여 자율운항선박(10)의 부두와의 충돌 가능성을 계속 모니터링하면서, 자율운항선박(10)의 접안을 제어할 수 있다.The autonomous navigation device 100 controls the berthing of the autonomous navigation vessel 10 while continuously monitoring the possibility of collision with the pier of the autonomous navigation vessel 10 using the sensing information acquired in real time by the sensor device 500 . can do.

한편, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)의 이안 시에도, 센서 장치(500)에 의하여 실시간으로 획득되는 센싱 정보를 이용하여 부두 뿐만 아니라, 다른 선박과 같은 주변 장애물과의 충돌 가능성을 계속 모니터링하면서, 자율운항선박(10)의 이안을 제어할 수 있다. 이때에도, 전술한 측방이동 제어 장치(400)를 이용하여 자율운항선박(10)의 이안이 이루어질 수 있다.On the other hand, the autonomous navigation device 100 uses the sensing information acquired in real time by the sensor device 500 even when the autonomous vessel 10 is unloaded, so that it may collide with nearby obstacles such as other ships as well as the pier. While continuing to monitor, it is possible to control the transfer of the autonomous vessel (10). Even at this time, the transfer of the autonomous navigation vessel 10 may be performed using the lateral movement control device 400 described above.

다른 실시예에 따르면, 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템은, 자율운항선박(10)의 전방, 후방 및 측방의 어라운드 뷰 영상을 획득하고, 획득된 어라운드 뷰 영상을 분석하여 장애물 정보를 산출하는 어라운드뷰 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 장애물 정보는 자율운항선박(10)이 미리 설정된 장애물과의 최근접 거리 내에 위치하는지 여부, 현재 위치에서 장애물까지의 거리 및 현재 위치에서 장애물에 충돌하기까지 걸리는 시간을 포함할 수 있다.According to another embodiment, the folding system of the autonomously operated vessel in which the weather conditions are reflected acquires the around-view images of the front, rear and sides of the autonomously-operated vessel 10, and analyzes the obtained around-view images to obtain obstacle information. It may further include an around-view device (not shown) that calculates. Here, the obstacle information may include whether the autonomous vessel 10 is located within the closest distance to the preset obstacle, the distance from the current position to the obstacle, and the time it takes to collide with the obstacle at the current position.

이와 같은 어라운드뷰 장치에 의하여 획득되는 장애물 정보를 이용하여, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 부두와 충돌이 예상되는지 여부를 판단할 수도 있다.Using the obstacle information obtained by the around-view device as described above, the autonomous navigation device 100 may determine whether the autonomous ship 10 is expected to collide with the pier.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템의 동작 방법을 예시하여 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation method of a foldable system of an autonomously operated ship in which weather conditions are reflected according to an embodiment of the present invention.

S310 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 입력된 목적지까지의 최적의 항해 경로를 생성하고, 생성된 최적의 항해 경로에 따라 자율운항선박(10)이 항해하도록 제어한다.In step S310, the automatic navigation device 100 generates an optimal navigation route to the input destination, and controls the autonomous navigation vessel 10 to navigate according to the generated optimal navigation route.

S320 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)의 입항 여부를 판단한다. 예를 들어, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 항구의 입구를 통과하여 항구로 진입하는 경우, 자율운항선박(10)이 입항하는 것으로 판단할 수 있다.In step S320 , the autonomous navigation device 100 determines whether or not the autonomous navigation vessel 10 enters a port. For example, when the autonomous vessel 10 enters the port through the port entrance, the autonomous navigation device 100 may determine that the autonomous vessel 10 enters the port.

S330 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 입항하는 경우, 해당 항구의 부두로의 접안을 위한 부두까지의 접안 경로를 설정한다.In step S330, when the autonomous vessel 10 enters a port, the autonomous navigation device 100 sets a berthing route to the pier for berthing to the pier of the corresponding port.

S340 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 설정된 접안 경로에 따라 자율운항선박(10)이 부두 근처까지 진입한 후, 접안을 시도하도록 제어한다.In step S340, the autonomous navigation device 100 controls to attempt berthing after the autonomous vessel 10 enters near the pier according to the set berthing path.

즉, 자동 운항 장치(100)는 속도 제어 장치(200) 및 방향 제어 장치(300)를 통해 자율운항선박(10)이 부두와 미리 설정된 거리를 두고 평행한 자세를 가지도록 제어한 후, 측방이동 제어 장치(400)를 통해 부두와 평행한 자세를 가지는 자율운항선박(10)이 측면 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.That is, the autonomous navigation device 100 controls the autonomous navigation vessel 10 to have a parallel posture at a preset distance from the pier through the speed control device 200 and the direction control device 300, and then moves laterally. Through the control device 400 , it is possible to control the autonomous navigation vessel 10 having a posture parallel to the pier to move in the lateral direction.

S350 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 센서 장치(500)에 의하여 획득되는 센싱 정보를 이용하여 자율운항선박(10)이 부두와 충돌이 예상되는지 여부를 판단한다.In step S350 , the autonomous navigation device 100 determines whether the autonomous navigation vessel 10 is expected to collide with the pier by using the sensing information acquired by the sensor device 500 .

S360 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 부두와 충돌이 예상되는 경우, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)이 부두를 회피하도록 제어한 후, S340 단계로 재진입하여 자율운항선박(10)이 재접안을 시도하도록 제어한다.In step S360, when the automatic navigation device 100 is expected to collide with the pier, the autonomous navigation device 100 controls the autonomous vessel 10 to avoid the pier, and then re-enters the step S340 to allow the autonomous navigation vessel ( 10) Control to try this re-berthing.

S370 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 부두와 충돌이 예상되지 않는 경우, 계속 자율운항선박(10)의 접안을 진행시킨다.In step S370 , if the collision with the pier is not expected, the autonomous navigation device 100 continues to proceed with the berthing of the autonomously operated vessel 10 .

S380 단계에서, 자동 운항 장치(100)는 자율운항선박(10)의 접안 완료 여부를 판단한다. 자율운항선박(10)의 접안이 완료되면 종료한다.In step S380 , the autonomous navigation device 100 determines whether the berthing of the autonomous vessel 10 is completed. When the berthing of the autonomous vessel 10 is completed, it ends.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component may be identified as a respective process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily understood from the point of view of the components of the apparatus.

또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for the purpose of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention, and such modifications, changes and additions should be regarded as belonging to the following claims.

100: 자동 운항 장치
200: 속도 제어 장치
300: 방향 제어 장치
400: 측방이동 제어 장치
500: 센서 장치
600: 통신 장치100: autopilot device
200: speed control device
300: direction control device
400: lateral movement control device
500: sensor device
600: communication device

Claims (6)

기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템에 있어서,
상기 자율운항선박에 추진력을 제공하는 엔진을 제어하는 속도 제어 장치;
상기 자율운항선박의 진행방향이 결정되도록 선수를 제어하는 방향 제어 장치;
상기 자율운항선박이 좌측이나 우측으로 진행하도록 제어하는 측방이동 제어 장치;
상기 자율운항선박의 현재 위치, 이동방향 및 이동속도를 측정하고, 상기 자율운항선박의 주변 해양의 파고, 풍속 및 풍향을 측정하는 센서 장치; 및
미리 설정된 목적지까지의 항해 경로를 생성하고, 상기 생성된 항해 경로에 따라 상기 자율운항선박이 항해하도록 제어하고, 상기 자율운항선박이 항구에 입항 또는 출항 시, 상기 파고, 상기 풍속, 상기 풍향, 상기 이동방향 및 상기 이동속도에 따른 부두 또는 부두 주변 장애물과의 충돌 가능성을 예측하여 상기 자율운항선박이 상기 부두에 접안 또는 이안하도록 제어하는 자동 운항 장치를 포함하는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템.
In the folding system of autonomously operated ships reflecting the weather conditions,
a speed control device for controlling an engine providing propulsion to the autonomous vessel;
a direction control device for controlling the bow so that the traveling direction of the autonomous vessel is determined;
a lateral movement control device for controlling the autonomous vessel to proceed to the left or right;
a sensor device for measuring the current position, movement direction, and movement speed of the autonomous vessel, and measuring a wave height, wind speed, and wind direction of the sea around the autonomous vessel; and
A navigation route to a preset destination is generated, and the autonomous ship is controlled to navigate according to the generated navigation route, and when the autonomous ship enters or leaves a port, the wave height, the wind speed, the wind direction, and the The berthing of the autonomous vessel reflecting the weather conditions, including an automatic operation device that predicts the possibility of collision with the pier or an obstacle around the pier according to the moving direction and the moving speed, and controls the autonomous vessel to berth or disembark at the pier system.
 제1항에 있어서,
상기 측방이동 제어 장치는,
상기 자율운항선박의 좌측 및 우측에서 해수에 잠기는 부분에 형성된 복수의 프로펠러 룸(Propeller Room); 및
상기 프로펠러 룸 내부에 설치되는 미니 프로펠러를 포함하되,
상기 프로펠러 룸은 도어(Door)에 의하여 개폐되는 것을 특징으로 하는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템.
According to claim 1,
The lateral movement control device,
A plurality of propeller rooms (Propeller Room) formed in the portion submerged in seawater on the left and right sides of the autonomous vessel; and
Including a mini propeller installed inside the propeller room,
The propeller room is a folding system of an autonomous ship reflecting the weather condition, characterized in that it is opened and closed by a door.
 제1항에 있어서,
상기 자동 운항 장치는 상기 자율운항선박이 입항 시, 상기 부두로의 접안을 위한 상기 부두까지의 접안 경로를 설정하고, 상기 설정된 접안 경로에 따라 상기 자율운항선박이 부두 근처까지 진입한 후, 접안을 시도하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템.
According to claim 1,
When the autonomous vessel enters a port, the autonomous navigation device sets a berthing route to the pier for berthing to the pier, and according to the set berthing route, the autonomous navigation vessel enters near the pier according to the set berthing route, and then berths A folding system for autonomously operated ships that reflects the weather conditions, characterized in that it controls to try.
 제3항에 있어서,
상기 자동 운항 장치는 상기 속도 제어 장치 및 상기 방향 제어 장치를 통해 상기 자율운항선박이 부두와 미리 설정된 거리를 두고 평행한 자세를 가지도록 제어한 후, 상기 측방이동 제어 장치를 통해 상기 자율운항선박이 측면 방향으로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템.
4. The method of claim 3,
The autonomous navigation device controls the autonomous vessel to have a parallel posture at a preset distance from the pier through the speed control device and the direction control device, and then, through the lateral movement control device, the autonomous vessel moves A folding system for autonomously operated ships that reflects the weather conditions, characterized in that it controls to move in the lateral direction.
 제1항에 있어서,
상기 자동 운항 장치는 상기 센서 장치에 의하여 획득되는 센싱 정보를 이용하여 상기 자율운항선박이 부두와 충돌이 예상되는지 여부를 판단하고, 상기 부두와 충돌이 예상되는 경우, 상기 자율운항선박이 부두를 회피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템.
According to claim 1,
The autonomous navigation device determines whether a collision is expected with the pier by using the sensing information obtained by the sensor device, and when the collision with the pier is expected, the autonomous vessel avoids the pier A folding system for autonomously operated ships that reflects the weather conditions, characterized in that it controls to do so.
 제5항에 있어서,
상기 자동 운항 장치는 상기 자율운항선박이 미리 설정된 부두와의 최근접 거리 내에 위치하는지 여부, 현재 위치에서 부두까지의 거리 및 현재 위치에서 부두에 충돌하기까지 걸리는 시간을 산출함으로써, 상기 충돌 가능성을 예측하고,
상기 자율운항선박이 현재 진행 방향의 반대 방향으로 상기 자율운항선박의 추진력이 작용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기상상황이 반영된 자율운항선박의 접이안 시스템.
6. The method of claim 5,
The autonomous navigation device predicts the possibility of collision by calculating whether the autonomous vessel is located within the closest distance to the preset pier, the distance from the current location to the pier, and the time it takes to collide with the pier from the current location do,
A system for folding the autonomous vessel reflecting the weather condition, characterized in that the autonomous vessel controls the driving force of the autonomous vessel to act in a direction opposite to the current traveling direction.
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