KR20220162523A - A Development of Automatic Safety Navigation Support Service Providing System for Ships - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 자동 안전항해지원 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 안전항해를 위해 해상의 위험을 사전에 파악하고, 사람의 개입없이 음성합성 메세지 송출을 통해 주변 타선에 충돌위험을 알려 충돌사고를 미연에 방지할 수 있는 선박용 자동 안전항해지원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic safety navigation support system for ships, and more particularly, to identify maritime hazards in advance for the safe navigation of ships, and informs other ships of the risk of collision through the transmission of synthesized voice messages without human intervention. It relates to an automatic safety navigation support system for ships that can prevent accidents in advance.
일반적으로 수십 또는 수백톤 이상의 상선, 화물선, 여객선 등과 같은 대형선박의 경우 선박의 해양사고 발생을 방지하기 위하여 대부분 국제 해사기구에서 채택한 선박자동식별시스템(Automatic Identification System, AIS)를 탑재하고 있다. 이러한 AIS는 국제 또는 국내 항해에 종사하는 대형선박에는 의무적으로 장착하도록 규정되어 있다. 이와 같이 대형선박에 적용되는 AIS는 시간, 선박위치, 항해데이터 등을 제공하기 위해 자이로컴파스(gyro compass), 스피드로그(speed log) 등과 같은 센서가 장착되어 있으며, 센서로부터 입력된 데이터와 항해 관련 자료를 함께 송신하고 타 선박 및 해상교통관제시스템(Vessel Traffic Service, VTS)으로부터의 정보를 수신하여 모니터에 출력해줌으로써 선박과 선박 간 또는 해상교통관제시스템에서 선박 상호 간의 동태를 파악할 수 있게 해준다.In general, in the case of large ships such as tens or hundreds of tons of merchant ships, cargo ships, passenger ships, etc., most of them are equipped with an automatic identification system (AIS) adopted by the International Maritime Organization to prevent marine accidents. These AISs are mandated to be installed on large ships engaged in international or domestic voyages. In this way, AIS applied to large ships is equipped with sensors such as gyro compass and speed log to provide time, ship position, navigation data, etc., and the data input from the sensors and navigation related data It transmits data together, receives information from other vessels and the Vessel Traffic Service (VTS), and outputs it to the monitor, allowing the dynamics between ships or between ships in the Vessel Traffic Service (VTS) to be grasped.
이와 같은 기술을 적용한 종래기술은 '대한민국특허청 등록특허 제10-1800453호 AIS정보를 이용한 선박 충돌방지 시스템 및 방법'과 같이, 자선의 주위의 적어도 하나 이상의 타 선박의 AIS정보를 선박자동식별시스템(AIS)과 연동하여 수신하는 AIS 인터페이스유닛; 상기 자선의 AIS정보에 포함되는 고정정보와 변동정보 및 상기 수신된 타 선박의 AIS정보에 포함된 고정정보 및 변동정보를 기반으로 충돌회피정보를 산출하는 프로세스 유닛; 및 상기 자선 및 타 선박의 AIS정보 및 상기 프로세스 유닛에서 산출된 상기 충돌위험 예상정보의 적어도 일부를 전자해도 상에 표시하고 상기 진입 예상시간에 상기 충돌 위험범위 내로 진입 예정인 상기 타 선박을 상기 전자해도 상에서 다른 선박과 식별가능하게 표시하는 전자해도 유닛;을 포함한 기술이 알려져 있다.The prior art to which such technology is applied is a vessel automatic identification system ( AIS interface unit for receiving in conjunction with AIS); a process unit for calculating collision avoidance information based on the fixed information and change information included in the AIS information of the own vessel and the fixed information and change information included in the received AIS information of another vessel; and the AIS information of the own ship and other vessels and at least a part of the collision risk prediction information calculated by the process unit are displayed on the electronic chart, and the other vessel scheduled to enter the collision risk range at the expected entry time is displayed on the electronic chart. A technology including; an electronic chart unit that is identifiable with other ships on the display is known.
이러한 종래기술에 사용하는 AIS의 경우 일반적으로 대형선박에 사용되고 있는데, 시스템이 고가 장비이기 때문에 중소형선박에는 이를 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 이에 중소형선박에는 주로 초단파 무선통신장비(very high frequency-digital selective calling, VHF-DSC) 또는 중단파 무선전화장비(single side band, SSB) 정도가 의무적으로 탑재된다. 이와 같이 중소형선박에 각종 안전지원 장비의 탑재가 의무화되는 등 여러 대책이 마련되었음에도 불구하고, 중소형선박으로 인한 선박 사고 발생수는 여전히 감소되지 않고 있는 실정이다. 따라서 중소형선박에 AIS를 구비하지 않고도 선박 간 충돌을 방지하기 위한 신호를 보낼 수 있는 기술이 필요한 실정이다.In the case of AIS used in this prior art, it is generally used in large ships, but since the system is expensive equipment, it has a disadvantage that it is difficult to apply it to small and medium-sized ships. Accordingly, small and medium-sized ships are mainly equipped with very high frequency-digital selective calling (VHF-DSC) or single side band (SSB) equipment. In spite of various countermeasures, such as making it mandatory to mount various safety support equipment on small and medium-sized ships, the number of ship accidents caused by small and medium-sized ships is still not reduced. Therefore, there is a need for a technology capable of sending signals to prevent collisions between ships without having AIS in small and medium-sized ships.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 선박의 안전항해를 위해 해상의 위험을 사전에 파악하고, 사람의 개입없이 음성합성 메세지 송출을 통해 주변 타선에 충돌위험을 알려 충돌사고를 미연에 방지할 수 있는 선박용 자동 안전항해지원 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and for the safe navigation of a ship, it is possible to identify maritime hazards in advance and notify other ships of the risk of collision through the transmission of a synthesized voice message without human intervention to prevent collision accidents. It is to provide an automatic safety navigation support system for ships that can prevent it in advance.
상기한 목적은, 자선에 설치된 GPS, AIS 및 제1무선통신장비를 이용하여 주변의 중소형선박인 타선에게 상기 타선에 설치된 제2무선통신장비를 이용하여 충돌위험을 알리는 선박용 자동 안전항해지원 시스템에 있어서, 상기 GPS를 통해 상기 자선의 위치정보를 수신받고, 상기 AIS를 통해 상기 자선의 주변에 위치하는 상기 타선의 위치를 수신받아 처리하는 위치 메세지 처리모듈; 상기 위치 메세지 처리모듈을 통해 상기 자선과 상기 타선 간의 거리에 따라 단계별 위험도를 분석하는 충돌위험 평가모듈; 상기 충돌위험 평가모듈을 통해 분석된 상기 단계별 위험도에 따라 음성합성 메세지를 생성하는 자동 음성합성 제어모듈; 및 상기 자동 음성합성 제어모듈을 통해 합성된 상기 음성합성 메세지를 상기 제1무선통신장비에 출력 및 상기 제2무선통신장비에 송출하는 무선통신 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 자동 안전항해지원 시스템에 의해서 달성된다.The above purpose is to use the GPS, AIS, and first wireless communication equipment installed on the ship to inform other vessels, which are small and medium-sized ships, of the collision risk using the second wireless communication equipment installed on the other vessel. a location message processing module for receiving location information of the vessel through the GPS and receiving and processing the location of the other vessel located around the vessel through the AIS; a collision risk evaluation module that analyzes a risk level in each step according to the distance between the own vessel and the other vessel through the location message processing module; an automatic speech synthesis control module for generating a speech synthesis message according to the level of risk analyzed by the collision risk evaluation module; and a wireless communication control module outputting the speech synthesis message synthesized through the automatic speech synthesis control module to the first wireless communication equipment and transmitting the message to the second wireless communication equipment. Accomplished by a support system.
여기서, 상기 자동 음성합성 제어모듈은, 상기 위치 메세지 처리모듈을 통해 계산된 상기 자선과 상기 타선 간 방위 및 거리 정보와, 상기 충돌위험 평가모듈을 통해 결정된 상기 단계별 위험도를 음성 합성하여 음성합성 메세지를 출력하는 것이 바람직하며, 상기 무선통신 제어모듈은, 상기 제1무선통신장비 및 상기 제2무선통신장비를 작동(ON) 또는 정지(OFF)시키는 것이 바람직하다.Here, the automatic voice synthesis control module synthesizes the bearing and distance information between the own vessel and the other vessel calculated through the location message processing module and the level of risk determined through the collision risk evaluation module to generate a voice synthesized message. Preferably, the wireless communication control module activates (ON) or stops (OFF) the first wireless communication equipment and the second wireless communication equipment.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 선박의 안전항해를 위해 해상의 위험을 사전에 파악하고, 사람의 개입없이 음성합성 메세지 송출을 통해 주변 타선에 충돌위험을 알려 충돌사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, maritime hazards can be identified in advance for the safe navigation of ships, and collision risks can be prevented in advance by informing other ships of the collision risk through the transmission of synthesized voice messages without human intervention. effect can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 자동 안전항해지원 시스템의 설명도이고,
도 2는 자선과 타선 간 단계별 위험도에 따른 거리를 나타낸 설명도이고,
도 3은 실시예에 따른 GPS, AIS 수신기 및 VHF 장비를 나타낸 사진이고,
도 4는 선박용 자동 안전항해지원 시스템의 테스트 창이고,
도 5는 테스트를 진행한 실험실의 사진이고,
도 6 내지 도 8은 필드에서 테스트한 사진이고,
도 9는 선박에 탑재되어 있는 VHF 선박용 무전기에 음성합성 메세지가 송출되는 것을 확인한 사진이다.1 is an explanatory diagram of an automatic safety navigation support system for ships according to an embodiment of the present invention;
2 is an explanatory diagram showing the distance according to the degree of risk by stage between the own ship and other ships;
3 is a photograph showing a GPS, AIS receiver and VHF equipment according to an embodiment,
4 is a test window of the automatic safety navigation support system for ships,
5 is a photograph of the laboratory in which the test was conducted,
6 to 8 are photos tested in the field,
9 is a photograph confirming that a voice synthesized message is transmitted to a VHF ship radio mounted on a ship.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are only examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 자동 안전항해지원 시스템의 설명도이고, 도 2는 자선과 타선 간 단계별 위험도에 따른 거리를 나타낸 설명도이고, 도 3은 실시예에 따른 GPS, AIS 수신기 및 VHF 장비를 나타낸 사진이고, 도 4는 선박용 자동 안전항해지원 시스템의 테스트 창이고, 도 5는 테스트를 진행한 실험실의 사진이고, 도 6 내지 도 8은 필드에서 테스트한 사진이고, 도 9는 선박에 탑재되어 있는 VHF 선박용 무전기에 음성합성 메세지가 송출되는 것을 확인한 사진이다.1 is an explanatory diagram of an automatic safety navigation support system for a ship according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the distance between a own vessel and another vessel according to the degree of risk by stage, and FIG. 3 is a GPS and AIS receiver according to an embodiment and VHF equipment, Figure 4 is a test window of the automatic safety navigation support system for ships, Figure 5 is a picture of the laboratory in which the test was conducted, Figures 6 to 8 are pictures tested in the field, Figure 9 is This is a picture confirming that a voice synthesized message is being transmitted to the VHF ship radio mounted on the ship.
대형선박의 경우 주변의 선박과 충돌사고가 발생하는 것을 방지하기 위해 일반적으로 위성에 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 확인할 수 있는 GPS(global positioning system), 주변 선박 정보를 확인해주는 선박자동식별시스템(Automatic Identification System, AIS), 해양교통관제시스템 또는 주변 선박과 음성교신하는 무선통신장비 등의 장비를 구비하고 있다. 이러한 대형선박의 주변에 또 다른 대형선박이 충돌위험 범위 내에 들어오게 되면 타선에 해당하는 대형선박에 설치된 AIS로 위험신호를 보내어 자선과 타선 간의 충돌을 방지할 수 있다. 하지만 타선이 대형선박이 아닌 중소형선박인 경우 고가장비에 해당하는 AIS가 설치되어 있지 않기 때문에 자선으로부터 타선으로 위험신호를 보낼 수 없다는 문제점이 있다. In the case of large ships, to prevent collisions with nearby ships, GPS (global positioning system), which can determine the user's current location by receiving signals sent to satellites, and automatic vessel identification that confirms information on nearby ships It is equipped with equipment such as Automatic Identification System (AIS), marine traffic control system, or wireless communication equipment for voice communication with nearby ships. When another large ship comes within the collision risk range around such a large ship, a danger signal can be sent to the AIS installed in the large ship corresponding to the other ship to prevent collision between the own ship and other ships. However, if the other ship is a small or medium-sized ship rather than a large ship, there is a problem that the danger signal cannot be sent from the own ship to the other ship because the AIS corresponding to the expensive equipment is not installed.
이에 본 발명에 따른 선박용 자동 안전항해지원 시스템을 이용하여 AIS가 설치되지 않은 중소형선박에도 위험신호를 보낼 수 있는 기술을 제공하는 것이 목적이다. Therefore, it is an object of the present invention to provide a technology capable of sending a danger signal to small and medium-sized ships without AIS installed using the automatic safety navigation support system for ships according to the present invention.
이러한 본 발명에 따른 선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)은, 자선(1, own ship)에 설치된 GPS, AIS 및 제1무선통신장비(20)를 이용하여 주변에 존재하는 중소형선박인 타선(2, target ship)에게 타선(2)에 설치된 제2무선통신장비(30)를 이용하여 충돌위험을 알리기 위한 기술로, 도 1에 도시된 바와 같이 위치 메세지 처리모듈(100), 충돌위험 평가모듈(200), 자동 음성합성 제어모듈(300) 및 무선통신 제어모듈(400)을 포함한다.The automatic safety
위치 메세지 처리모듈(100, GPS/AIS message processing module)은, 자선(1)에 설치된 GPS를 통해 자선(1)의 위치정보를 수신받고, 자선(1)에 설치된 AIS를 통해 자선(1)의 주변에 위치하는 타선(2)의 위치를 수신받아 처리하는 구성에 해당한다. 상세하게는 위치 메세지 처리모듈(100)을 통해 시리얼 통신을 기반으로 자선(1)의 위치를 수신하기 위한 GPS를 통해 자선(1)의 위치 정보를 얻고, AIS를 통해 주변 타선(2)의 위치 정보를 수신 및 처리한 후 처리된 데이터를 활용하여 자선 위치 정보와 타선 위치 정보를 연동시켜 자선(1)과 타선(2)의 방위 및 거리를 계산한다. The location message processing module (100, GPS/AIS message processing module) receives location information of the vessel (1) through the GPS installed in the vessel (1), and receives the location information of the vessel (1) through the AIS installed in the vessel (1). Corresponds to a configuration for receiving and processing the position of another
이와 같이 위치 메세지 처리모듈(100)을 통해 자선(1)과 타선(2)의 거리 및 방위를 계산한 후, 후술할 자동 음성합성 제어모듈(300)을 통해 해당 정보가 음성합성 메세지로 출력된다. In this way, after calculating the distance and bearing between the
이때 자선(1)에 설치된 GPS 및 AIS는 선박 항해통신장비 인터페이스에 관한 국제표준인 IEC 61162-1/2(NMEA 0183)를 기반으로 연동 및 메세지 처리가 이루어진다. 즉, 해당 표준에서 정의하고 있는 RS-422 시리얼 통신 인터페이스(4800 bps, no pari쇼 one stop bit)를 통해 데이터를 전송한다. 수신되는 데이터는 일반적으로 센텐스(sentence)라 부르고 해당 센텐스의 메세지 구조는 형식지정자(formatter)에 의해 정의되는데, 본 발명에 따른 위치 메세지 처리모듈(100)은 GPS로부터 수신되는 여러 종류의 센텐스 형식지정자(GGA, GLL, RMC 등) 중 RMC(recommended minimum specific GNSS data) 메세지를 처리하여 자선(1)의 위도 및 경도와 같은 위치 정보를 추출한다. 또한, AIS로부터 수신되는 형식지정자인 VDM(AIS VHF data-link message) 내 메시지 ID 1 내지 27번 중, 위치보고(position report)와 관련한 ID인 1 내지 3번(클래스 A)과 18번(클래스 B)을 활용하여 타선 위치 정보를 얻는다. At this time, the GPS and AIS installed in the
충돌위험 평가모듈(200, collision risk analysis module)은, 위치 메세지 처리모듈(100)을 통해 단계별 위험도를 분석하는 구성으로, 자선(1)의 위치와 타선(2)의 위치를 통해 자선(1)과 타선(2) 간의 거리 및 방위가 계산된 정보를 위치 메세지 처리모듈(100)을 통해 수신받아 거리 및 방위를 통해 단계별 위험도를 분석한다. 타선(2)은 대형선박에 비해 기동성이 좋은 중소형선박이기 때문에 충돌위험 거리가 대형선박보다 가깝도록 기준을 적용한다. 이때 자선(1) 및 타선(2)에 해당하는 두 지점간의 거리 계산은 평면 간의 거리를 구하는 것이 아니라, 둥근 지구의 특성을 고려하여 왜곡을 최소화해야 한다. 따라서 ECDIS와 같이 전자해도 관련 시스템에서 널리 적용하고 있는 메르카토르 도법/점장율(Mercator's projection/meridional parts)을 이용하여 자선(1)과 타선(2) 간의 거리를 구현할 수 있다.The collision risk evaluation module (200, collision risk analysis module) is a configuration that analyzes the risk by stage through the location
자선(1)과 타선(2)의 단계별 위험도에 해당하는 거리는 도 2에 도시된 바와 같이 0단계부터 4단계까지 총 다섯 단계로 구분한다. 0단계는 자선(1)과 타선(2) 간 거리가 2해리(nautical mile, NM)를 초과하여 떨어진 것으로 보통(normal) 상태에 해당하여, 이 때에는 타선(2)을 향해 특별한 충돌위험을 알리지 않는다. 이는 2해리 초과 간격이 이격된 타선(2)에까지 음성합성 메세지가 방송되면 멀리 떨어진 타선(2) 또는 상대적으로 통항량이 많은 지역에서는 주변 타선(2)의 운항 업무에 영향을 줄 가능성이 있기 때문이다.The distance corresponding to the staged risk of the
그 다음으로 1단계는 관심(caution) 상태로 자선(1)과 타선(2) 간 1.5 내지 2해리 간격을 이루는 상태이며, 2단계는 유의(warning) 상태로 1 내지 1.5해리 간격을 이루는 상태에 해당한다. 3단계는 주의(serious) 상태로 0.5 내지 1해리 간격이며, 4단계는 심각(extremely serious) 상태로 자선(1)과 타선(2) 간 거리가 0.5해리 미만으로 매우 가까운 상태에 해당한다.Next,
자동 음성합성 제어모듈(300, automatic TTS control module)은, 충돌위험 평가모듈(200)을 통해 분석된 단계별 위험도에 따라 음성합성 메세지를 생성하는 구성으로, 자선(1)과 타선(2) 간 간격을 통해 0단계 내지 4단계로 세분화된 위험도에 따라 각각 상이한 음성합성 메세지를 생성한다. The automatic voice synthesis control module (300, automatic TTS control module) is configured to generate a voice synthesis message according to the level of risk analyzed by the collision
자동 음성합성 제어모듈(300)은 위치 메세지 처리모듈(100)을 통해 계산된 자선(1)과 타선(2) 간 방위 및 거리 정보와, 충돌위험 평가모듈(200)을 통해 결정된 단계별 위험도를 음성 합성하여 음성합성 메세지를 출력하며, 이를 통해 자선(1) 및 타선(2)의 선원들이 정확하고 상세한 정보를 확인할 수 있도록 한다. 이러한 음성합성 메세지는 기본문장 틀에 해당하는 "우리 선박이 Y도 방향의 X마일 거리에서 당신 선박으로 접근 중이니 OO하시기 바랍니다."에, 계산된 방위 Y, 거리 X, 단계별 위험도에 따른 0단계 내지 4단계의 경고를 OO에 대입한 후 음성합성하여 출력한다.The automatic voice
자선(1)과 타선(2) 간의 거리에 따른 단계별 위험도는 표 1의 충돌 위험도(collision risk, CR)에 나타난 바와 같이 0단계부터 4단계까지 총 다섯 단계로 구분하고, 각각에 해당하는 단계별 거리 기준을 정의 및 적용하여 단계별 위험도 분석 및 충돌위험을 평가한다.As shown in the collision risk (CR) in Table 1, the risk level according to the distance between the own ship (1) and the other vessel (2) is divided into a total of five levels from
위험도crash
risk
충돌위험 평가모듈(200)을 통해 단계별 위험도가 분석된 경우 표 1과 같은 멘트의 음성합성 메세지를 위험도에 따라 생성한다. 이때 음성합성 메세지는 한글 또는 영어 중 어느 하나가 선택되거나, 경우에 따라서 한글과 영어가 모두 음성합성 되어 타선에게 메세지가 전달될 수 있도록 한다.When the risk level for each step is analyzed through the collision
여기서 음성합성 메세지를 생성하는 자동 음성합성 제어모듈(300)은 TTS(text to speech)를 사용하는 것이 바람직한데, TTS는 컴퓨터의 프로그램을 통해 사람의 목소리를 구현해내는 것으로 거의 모든 단어와 문장의 음성을 쉽게 구현할 수 있기 때문에 충돌위험 평가모듈(200)을 통해 분석된 위험도에 따라 해당 정보를 전달받아 음성합성 메세지를 생성하게 된다.Here, it is preferable to use TTS (text to speech) for the automatic speech
무선통신 제어모듈(400, VHF control module)은, 자동 음성합성 제어모듈(300)을 통해 합성된 음성합성 메세지를 제1무선통신장비(20)에 출력 및 제2무선통신장비(30)에 송출하는 구성으로, 제1무선통신장비(20)를 작동(ON) 또는 정지(OFF)시키는 역할도 수행한다.The wireless communication control module (400, VHF control module) outputs the voice synthesis message synthesized through the automatic voice
자선(1)의 주변에 충돌위험이 감지되는 타선(2)이 발견되지 않는 평소 상황에서는 무선통신 제어모듈(400)을 통해 제1무선통신장비(20)를 OFF시킨 상태로 존재하다가, 타선(2)이 자선(1)의 충돌위험 범위 내로 접근할 경우 무선통신 제어모듈(400)은 충돌위험 평가모듈(200)로부터 신호를 전송받아 제1무선통신장비(20)를 ON시키게 된다. 그 후 제1무선통신장비(20)를 작동시켜 음성합성 메세지가 송출이 완료되면 무선통신 제어모듈(400)을 통해 제1무선통신장비(20)는 다시 OFF된다.In the usual situation where the
경우에 따라서 무선통신 제어모듈(400)은 자선(1)의 제1무선통신장비(20) 뿐만 아니라 타선(2)의 제2무선통신장비(30)의 작동(ON) 또는 정지(OFF)를 제어할 수도 있다. 즉, 무선통신 제어모듈(400)은 제1무선통신장비(20)와 제2무선통신장비(30)를 동시에 ON 또는 OFF 제어를 할 수 있다.In some cases, the wireless
이와 같이 제1무선통신장비(20)와 제2무선통신장비(30)를 ON 시킨 후 자동 음성합성 제어모듈(300)을 통해 합성된 음성합성 메세지를 제1무선통신장비(20)에 출력 및 제2무선통신장비(30)에 송출한다. 중소형선박인 타선(2)의 경우 대형선박인 자선(1)과 달리 AIS를 포함하지 않고 무전기에 해당하는 제2무선통신장비(30) 만을 주로 구비하고 있으며, 이러한 제2무선통신장비(30)를 이용하여 충돌위험을 타선(2)에 있는 선원들에게 알리도록 한다. 이때 자선(1)과 타선(2)의 간격에 따른 단계별 위험도에 맞춰 자동 음성합성 제어모듈(300)을 통해 음성합성 메세지가 합성되고, 합성된 메세지는 타선(2)에만 송출되는 것이 아니라 자선(1) 내에 존재하는 선원도 들을 수 있도록 제1무선통신장비(20)를 이용하여 자선(1)에도 음성합성 메세지가 출력된다. In this way, after turning on the first
상세하게 무선통신 제어모듈(400)은 시리얼 통신을 기반으로 PTT ON 또는 OFF, 출력 1W 또는 25W, 채널 1 내지 99번 등 3종류의 명령을 통해 제어된다. 따라서 분석된 단계별 위험도에 따라 항해안전 지원 음성합성 메세지가 결정된 후, 무선통신 제어모듈(400)은 제1무선통신장비(20)와 제2무선통신장비(30)를 ON 상태로 전환하여 합성된 음성합성 메세지를 방송되도록 한다. 이때, 짧은 시간동안 제1무선통신장비(20)와 제2무선통신장비(30)를 ON 상태로 유지할 때 음성합성 메세지를 송출 중에 교신이 끊기는 상황이 생길 수 있고, 충분한 여유 시간을 유지 후에 음성합성 메세지의 송출이 종료되어도 OFF 상태로 반환하지 않을 경우 다른 선박의 교신을 방해할 여지가 있다. 따라서 음성합성 메세지의 송출이 완료되면, 플래그(flag) 변수를 두어 제1무선통신장비(20)와 제2무선통신장비(30)를 OFF 상태로 되돌아가도록 제어한다.In detail, the wireless
여기서 제1무선통신장비(20) 및 제2무선통신장비(30)는, 중소형선박에 필수적으로 구비되어져야 하는 초단파 무선통신장비(very high frequency-digital selective calling, VHF-DSC)인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.Here, the first
이와 같이 본 발명에 따른 선박용 자동 안전항해지원 시스템을 테스트하는 실시예에 대해 다음과 같이 상세히 설명한다.As described above, an embodiment of testing the automatic safety navigation support system for a ship according to the present invention will be described in detail as follows.
<실시예><Example>
도 3(a)에 도시된 바와 같이 실험실 내에 수신 장비를 구성하였고, 개방된 공간에 AIS 수신기 및 GPS를 설치하였다. 이때 GPS는 금호마린테크사의 GA-660 제품을 활용하였고, AIS 수신기는 CIS 100B Class B 모델을 활용하였다. 또한, 음성합성 엔진은 VoiceText 엔진을 사용하여 개발하였고, VHF 방송장비는 GCSC VHF System을 활용하였다. 타선 측에서 선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)이 정상적으로 수신되는지 확인하기 위한 VHF 무전기는 STR-6000B 제품을 활용하였으며, 이들 장비를 도 3(b)에 나타내었다. VHF 방송 및 수신시 실제 주변을 항해하는 타선의 교신에 방해가 되지 않도록, 안테나 대신 VHF 송신 출력을 감쇄해주는 더미로드(termination)를 장착한 후 개발을 진행하였다(근거리에서는 VHF 송수신 가능).As shown in FIG. 3 (a), the receiving equipment was configured in the laboratory, and an AIS receiver and GPS were installed in an open space. At this time, Kumho Marine Tech's GA-660 product was used for GPS, and CIS 100B Class B model was used for AIS receiver. In addition, the voice synthesis engine was developed using the VoiceText engine, and the VHF broadcasting equipment utilized the GCSC VHF System. The STR-6000B product was used as a VHF radio to check whether the automatic safety
또한 선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)의 구성요소들은 마이크로소프트 Windows 10 Pro 64-bit 운영체제에서 Visual Studio 2019 Professional 개발도구를 활용하여 C# 언어를 기반으로 개발하였다. 여기서 VoiceText TTS 엔진은 C++ 언어를 기반으로 하고 있기 때문에 DLL 파일 내 각종 함수를 C# 환경으로 임포트(import)하여 활용하였다.In addition, the components of the automatic safety navigation support system for ships (10) were developed based on the C# language using Visual Studio 2019 Professional development tools in the
선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 캡슐화된AIS 데이터를 수신하여 리스트 뷰(list view)에 출력해주고, 항목을 선택하였을 경우 6-bit 복호화하여 상세 정보를 확인할 수 있도록 구성하였다. 좌측에는 GPS로부터 수신한 데이터를 처리하여 자선 위치 정보를 확인할 수 있도록 하였고, 리스트 뷰에 수신된 항목 선택시 해당 AIS 메이지 내의 타선 위치 정보를 활용하여 거리 및 방위를 표현해준다. 기타 기능으로는 GPS/AIS 수신기와 연동하기 위한 시리얼 통신 설정, 수신된 GPS/AIS 데이터의 파일 저장, 리스트 뷰에 표시된 데이터의 초기화, 프로그램 종료, 수신된 메시지 수 제한, 선박의 위치보고용 AIS 메시지 ID 1 내지 3번만 선택적 수신, 수신 데이터 개수 제한 설정 등이 있다.As shown in FIG. 4, the automatic safety
먼저, 부산신항 근처에 위치한 실험실에서 도 5와 같이 환경을 구성한 후, 테스트를 진행하였다. 이를 통해 개발한 선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)이 GPS 및 AIS로부터 수신한 메시지를 처리한 후, 자동음성 메시지를 생성하여 VHF 방송장비를 통해 송출하고, 해상용 VHF 무전기(타선 탑재 장비를 가정)에서 정상적으로 수신되는지를 확인하였다.First, after configuring the environment as shown in FIG. 5 in a laboratory located near Busan New Port, the test was conducted. After processing the message received from GPS and AIS, the automatic safety
또한, 군산시 일대 해상에서 9.77톤 선박 2척을 활용하여 개발한 선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)의 필드 테스트를 도 6 내지 8과 같이 진행하였다. 이때, 표 1에서 정의한 충돌 위험도에 따라 거리를 달리하여 시험을 진행하였으며, 그 결과 음성합성 기반 자동 항해안전 지원 메시지가 테스트용 VHF 무전기를 비롯하여 도 9와 같이 실제 선박에 탑재되어 있는 VHF 선박용 무전기에서 정상적으로 출력 되는 것을 검증하였다.In addition, a field test of the automatic safety
이와 같이 본 발명에 따른 선박용 자동 안전항해지원 시스템(10)을 대형선박에 적용할 경우 선박의 안전항해를 위해 해상의 위험을 사전에 파악할 수 있으며, AIS가 구비되지 않은 중소형선박에도 사람의 개입없이 음성합성 메세지 송출을 통해 충돌위험을 알려 충돌사고를 미연에 방지할 수 있다.In this way, when the automatic safety
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.
1: 자선
2: 타선
10: 자동 안전항해지원 시스템
20: 제1무선통신장비
30: 제2무선통신장비
100: 위치 메세지 처리모듈
200: 충돌위험 평가모듈
300: 자동 음성합성 제어모듈
400: 무선통신 제어모듈1: Charity
2: batting line
10: Automatic safety navigation support system
20: first wireless communication equipment
30: second wireless communication equipment
100: location message processing module
200: collision risk evaluation module
300: automatic speech synthesis control module
400: wireless communication control module
Claims (3)
상기 GPS를 통해 상기 자선의 위치정보를 수신받고, 상기 AIS를 통해 상기 자선의 주변에 위치하는 상기 타선의 위치를 수신받아 처리하는 위치 메세지 처리모듈;
상기 위치 메세지 처리모듈을 통해 상기 자선과 상기 타선 간의 거리에 따라 단계별 위험도를 분석하는 충돌위험 평가모듈;
상기 충돌위험 평가모듈을 통해 분석된 상기 단계별 위험도에 따라 음성합성 메세지를 생성하는 자동 음성합성 제어모듈; 및
상기 자동 음성합성 제어모듈을 통해 합성된 상기 음성합성 메세지를 상기 제1무선통신장비에 출력 및 상기 제2무선통신장비에 송출하는 무선통신 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 자동 안전항해지원 시스템.In the automatic safety navigation support system for ships that informs other ships, which are small and medium-sized ships, of a collision risk using the second wireless communication equipment installed on the other ship using GPS, AIS and the first wireless communication equipment installed on the own ship,
a location message processing module that receives location information of the vessel through the GPS and receives and processes the location of the other vessel located around the vessel through the AIS;
a collision risk evaluation module that analyzes a risk level in each step according to the distance between the own vessel and the other vessel through the location message processing module;
an automatic speech synthesis control module for generating a speech synthesis message according to the level of risk analyzed by the collision risk evaluation module; and
and a wireless communication control module outputting the speech synthesized message synthesized through the automatic speech synthesis control module to the first wireless communication equipment and transmitting it to the second wireless communication equipment. system.
상기 자동 음성합성 제어모듈은,
상기 위치 메세지 처리모듈을 통해 계산된 상기 자선과 상기 타선 간 방위 및 거리 정보와, 상기 충돌위험 평가모듈을 통해 결정된 상기 단계별 위험도를 음성 합성하여 음성합성 메세지를 출력하는 것을 특징으로 하는 선박용 자동 안전항해지원 시스템.According to claim 1,
The automatic speech synthesis control module,
Automatic safety navigation for ships, characterized in that a voice synthesized message is output by voice synthesis of the azimuth and distance information between the own vessel and the other vessel calculated through the location message processing module, and the level of risk determined through the collision risk evaluation module. support system.
상기 무선통신 제어모듈은,
상기 제1무선통신장비 및 상기 제2무선통신장비를 작동(ON) 또는 정지(OFF)시키는 것을 특징으로 하는 선박용 자동 안전항해지원 시스템.According to claim 1,
The wireless communication control module,
The automatic safety navigation support system for ships, characterized in that for activating (ON) or stopping (OFF) the first wireless communication equipment and the second wireless communication equipment.
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Citations (3)
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JPH05247974A (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Alarm system for working machine |
KR20170033174A (en) * | 2015-09-16 | 2017-03-24 | 목포해양대학교 산학협력단 | Method, apparatus and system for ship safety management |
KR101800453B1 (en) | 2015-07-07 | 2017-12-20 | (주)뉴월드마리타임 | System and method for preventing collision of vessel using ais information |
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2021
- 2021-06-01 KR KR1020210071075A patent/KR102543394B1/en active IP Right Grant
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KR101800453B1 (en) | 2015-07-07 | 2017-12-20 | (주)뉴월드마리타임 | System and method for preventing collision of vessel using ais information |
KR20170033174A (en) * | 2015-09-16 | 2017-03-24 | 목포해양대학교 산학협력단 | Method, apparatus and system for ship safety management |
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