KR20230023844A - Method For Predicting And Avoiding Ship Collision Possibility Using Digital Twin - Google Patents

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KR20230023844A
KR20230023844A KR1020210104997A KR20210104997A KR20230023844A KR 20230023844 A KR20230023844 A KR 20230023844A KR 1020210104997 A KR1020210104997 A KR 1020210104997A KR 20210104997 A KR20210104997 A KR 20210104997A KR 20230023844 A KR20230023844 A KR 20230023844A
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collision
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digital twin
simulation
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배재류
이수호
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Abstract

The present invention relates to a method for predicting and avoiding a ship collision possibility using a digital twin, which are able to perform a simulation of a three-dimensional shape image of a ship to correspond to the current position and posture of the ship by using the ship's GPS information, posture information, shape information, and electronic sea map information in real time when another ship approaches the ship for the safe navigation when the ship navigates, synthesize and display an optimized moving path on the electric sea map, and allow a user to check the ship and the situation around the ship with bare eyes and to rapidly and precisely perform the safe navigation at a position with a collision possibility when the ship navigates.

Description

디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법{Method For Predicting And Avoiding Ship Collision Possibility Using Digital Twin}Method For Predicting And Avoiding Ship Collision Possibility Using Digital Twin

본 발명은 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법에 관한 것으로 특히 선박간의 충돌 가능성 예측, 경보 및 회피 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 선박 자동식별시스템이나 RF(Radio Frequency), GPS 등의 통신망을 사용하여 위치를 식별하고 디지털 트윈을 이용하여 선박의 위치와 자세 및 구조 및 이동 경로를 시뮬레이션하여 선박들 간의 상호 충돌을 예측하고 경보 알림 서비스를 해주며, 충돌을 회피하기 위하여 안전한 경로로 운항 가능하도록 안내해 주는 회피 방법을 제공하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting and avoiding the possibility of collision between ships using a digital twin, and in particular, to a method for predicting, warning and avoiding the possibility of collision between ships, and more specifically, to a communication network such as an automatic ship identification system, RF (Radio Frequency), GPS, etc. It identifies the location using digital twin and simulates the position, attitude, structure and movement path of the ship to predict mutual collision between ships, provides an alarm notification service, and can navigate in a safe route to avoid collision. It relates to a method for predicting and avoiding the possibility of ship collision using a digital twin that provides an avoidance method that guides to do so.

디지털 트윈(Digital Twin)은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 현실 자산의 특성에 대한 정확한 정보를 얻기 위한 기술을 말한다.Digital twin refers to a technology for obtaining accurate information about the characteristics of real assets by creating twins of objects in reality on a computer and simulating situations that may occur in reality with a computer.

현실 자산의 각종 상태, 생산성, 동작 시나리오 등을 알 수 있으므로 여러 산업들의 생산, 서비스 등 전반에 걸쳐 효율을 향상시킬 수 있으므로 최근 주목받고 있다.Since it is possible to know various conditions of real assets, productivity, operation scenarios, etc., efficiency can be improved throughout production and service in various industries, so it is attracting attention recently.

디지털 트윈은 복제품을 만든다는 점에서 디지털 목업(mockup)과 비슷하다.A digital twin is similar to a digital mockup in that a copy is created.

하지만 제품 설계가 완성되고 생산 및 판매가 이뤄지는 시점에서 쓸모가 없어지는 목업과는 달리, 디지털 트윈은 제품이 완성된 이후에도 계속 유지되며, 수집한 상태 데이터를 제품 사용자에게 제공할 수 있다는 점에서 큰 차이점을 가진다.However, unlike a mock-up, which becomes obsolete at the point when a product design is complete and production and sales are carried out, a digital twin is maintained even after the product is completed, and the big difference is that it can provide the collected status data to the product user. have

이러한 디지털 트윈의 장점으로 인해 산업 전반에는 디지털 트윈을 이용한 다양한 프로세스 및 관련 기술을 개발하고 있다. 그러나 아직 디지털 트윈은 초기 아이디어 단계에서 연구가 머물고 있는 실정이며 산업에 실제 적용하기 위한 기술 개발이나 적용이 미비한 실정이다.Due to the advantages of the digital twin, various processes and related technologies using the digital twin are being developed throughout the industry. However, research on the digital twin is still at the initial idea stage, and technology development or application for actual application to the industry is insufficient.

또한, 선박 간의 위치 파악은 레이더를 이용함이 일반적이다. 선박은 전파를 주변으로 방사하고, 주변으로부터 반사된 전파를 수신하여 주변의 물체를 감지한다.In addition, positioning between ships is generally performed using radar. A ship radiates radio waves to the surroundings and receives radio waves reflected from the surroundings to detect nearby objects.

이를 위해, 각각의 선박에는 상대 선박에게 자신의 위치를 뚜렷이 레이더 상에 보여주기 위해 레이더 반사기가 설치되기도 한다.To this end, a radar reflector is installed in each ship to clearly show its position on the radar to the other ship.

그러나 레이더를 이용한 선박의 위치 파악은 단순히 선박의 위치만 알려주는 것이므로, 상대 선박의 운항 정보나 선박의 구조 등을 전혀 파악할 수 없다. 따라서, 레이더 상에 나타난 위치 정보를 사용자가 계속적으로 관찰하고 충돌 가능성을 사용자가 직접 판단해야만 하는 번거로움이 따른다.However, since the positioning of a ship using radar simply informs only the position of the ship, it is impossible to grasp the operation information of the other ship or the structure of the ship at all. Therefore, it is inconvenient for the user to continuously observe the location information displayed on the radar and directly determine the possibility of collision.

또한, 일반적으로 선박이 항만에 입출항하거나, 부두에 이접안하거나, 갑문을 통과하거나 또는 협수로 등을 항해할 경우 안전한 선박 운항을 위해서는 주변의 해역 상황과 항구 구조물, 지형지물, 해역 장애물 등의 선박 주변 환경을 파악해야 하나 선박 주변 환경을 복합적으로 파악하기가 쉽지 않다는 문제점이 있었다.In addition, in general, when a ship enters and departs from a port, docks at a pier, passes through a lock gate, or navigates through a narrow channel, the surrounding sea area conditions and port structures, terrain features, and sea area obstacles It is necessary to understand the environment, but there was a problem that it was not easy to grasp the environment around the ship in a complex way.

관련 선행문헌으로 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0001308호(2021.01.06)에서는 선박의 충돌 방지 장치가 개시되어 있다.As a related prior art, Korean Patent Publication No. 10-2021-0001308 (2021.01.06) discloses a collision avoidance device for ships.

선행문헌에서의 선박 충돌 방지 장치는 선박에 설치되어, 선박의 전방, 측방 및 후방을 촬상하는 촬상 유닛, 촬상 유닛에서 획득되는 영상을 이용하여 선박의 충돌을 예측하는 충돌 예측 유닛 및 충돌 예측 유닛의 판단 결과를 디스플레이하는 디스플레이 유닛을 포함하는것을 특징으로 한다.Ship collision prevention device in the prior literature is installed on the ship, imaging unit for imaging the front, side and rear of the ship, collision prediction unit and collision prediction unit for predicting the collision of the ship using the image obtained from the imaging unit of the It is characterized in that it includes a display unit for displaying the judgment result.

이와 같은 종래의 선박의 충돌 방지 장치는 선박자체에서 촬상 유닛을 통해 수집된 운항 정보 및 주변 선박의 정보만으로는 안전운항에는 큰 도움이 되지 못하며 선박의 위치 정보와 거리 정보만을 식별할 수 있을 뿐 전체 선박의 구조를 정확하고 빠르게 식별하는 것이 어려워 정확한 선박의 충돌 가능성 예측 및 회피가 용이하지 않은 문제점을 갖는다.Such a conventional anti-collision device for ships is not very helpful for safe navigation only with the navigation information collected through the imaging unit in the ship itself and the information of nearby ships, and can identify only the location information and distance information of the ship, but the entire ship It is difficult to accurately and quickly identify the structure of the ship, and it is not easy to accurately predict and avoid the collision possibility of ships.

대한민국 공개특허공보 제10-2021-0001308호(2021.01.06)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0001308 (2021.01.06)

본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 선박의 운항 및 입출항 시에 선박의 규모에 관계없이 안전운항을 위해 실시간으로 선박의 GPS정보와 자세정보와 선박의 형상 정보 및 전자해도 정보를 이용하여, 선박의 3D 형상 이미지를 현재 선박의 위치와 자세에 대응하도록 이동경로를 전자해도에 합성하여 표시하여 줌으로써, 선박 및 선박 주위의 상황을 육안으로 확인하여 선박들의 움직임 정보를 획득 및 출력함으로써 선박의 충돌 가능성을 미리 판별할 수 있도록 예측하고, 선박 운항 시 신속하며 정확하게 수행할 수 있도록 하는 안전운항 경로를 안내하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in consideration of the above situation, and an object of the present invention is to provide GPS information and attitude information of a ship in real time for safe navigation regardless of the size of the ship during the operation and arrival and departure of the ship, and By using the electronic chart information, the 3D shape image of the ship is synthesized and displayed on the electronic chart to correspond to the current position and attitude of the ship, so that the ship and the situation around the ship are visually checked to obtain the movement information of the ships. The purpose is to predict the possibility of ship collision by acquiring and outputting it in advance to determine the possibility of ship collision, and to provide a method for predicting and avoiding the possibility of ship collision using a digital twin that guides a safe navigation path that can be performed quickly and accurately during ship operation to be

본 발명에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법은, 운항 중인 자선박으로부터 근접한 적어도 하나의 타선박 감지 시 해당 선박의 선박 정보를 수신하여 선박을 식별하는 선박 식별 단계; 상기 선박 식별 단계에서 식별된 위치와 이동 경로에 따른 선박의 자세를 산출하는 자세 산출 단계; 상기 자세 산출 단계에서 산출된 선박의 형태 및 구조를 디지털 트윈 서버로부터 해당 선박의 정보를 수신하여 3D 이미지로 형상화하여 이미지를 생성하는 이미지 생성 단계; 상기 자선박 및 타선박의 운항정보를 수신하여 시뮬레이션을 진행하여 선박의 충돌 가능성을 예측하는 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계; 상기 시뮬레이션 결과를 전자 해도에 3D 이미지로 합성하는 합성 후 출력하는 전자해도 출력 단계; 및 상기 전자해도 출력 단계를 통해 출력된 정보를 토대로 안전 운항을 위한 이동 경로를 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A ship collision possibility prediction and avoidance method using a digital twin according to the present invention includes a ship identification step of identifying the ship by receiving ship information of the corresponding ship when at least one other ship in close proximity is detected from the own ship in operation; an attitude calculation step of calculating the attitude of the ship according to the location identified in the ship identification step and the movement path; an image generation step of generating an image by receiving information on the shape and structure of the ship calculated in the posture calculation step from the digital twin server and shaping it into a 3D image; A simulation and collision possibility prediction step of receiving the operation information of the own ship and other ships and predicting the possibility of collision of the ship by performing a simulation; An electronic chart output step of synthesizing the simulation result into a 3D image on the electronic chart and then outputting the result; and guiding a movement route for safe navigation based on the information output through the electronic chart outputting step.

바람직하게는, 상기 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계는, 선박 주변의 실시간 환경 외력 정보를 환경외력 정보 서버로부터 수신하여 시뮬레이션을 진행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of simulating and predicting the possibility of collision is characterized in that real-time environmental external force information around the ship is received from an environmental external force information server and the simulation is performed.

더욱 바람직하게는, 상기 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계는, 일정 주기로 시뮬레이션을 진행하며, 운항 중인 자선박으로부터 제2 영역 내에 위치하는 근접한 적어도 하나의 타선박 감지 시 실시간으로 진행하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the simulation and collision probability prediction step is characterized in that the simulation proceeds at regular intervals and proceeds in real time when at least one other vessel located within the second area is detected from the own ship in operation.

또한 바람직하게는, 상기 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계는, 자선박에 대한 제1 영역 및 제2 영역을 설정하며, 자선박과 타선박의 상대 거리 및 자선박과 타선박의 상대 속도를 산출하고, 상기 상대 거리 및 상대 속도 정보를 이용하여 자선박과 타선박 간 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the simulation and collision probability prediction step sets the first area and the second area for the own ship, calculates the relative distance between the own ship and other ships and the relative speed between the own ship and other ships, It is characterized in that whether or not a collision between the own ship and another ship is predicted using the relative distance and relative speed information.

또한 바람직하게는, 상기 이동 경로를 안내하는 단계는, 이동 경로 안내 중 이동 경로를 벗어나는 경우 또는 운항이 지연되는 경우 또는 선박이 충돌 가능성이 있는 경우에 알림 수단을 통해 음성 안내 또는 경고 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the step of guiding the movement route may include transmitting a voice guidance or warning signal through a notification means when the movement route is deviated from the movement route during the movement route guidance, when the operation is delayed, or when there is a possibility of collision with the ship. characterized by

본 발명에 따르면 디지털 트윈을 이용하여 선박 운항 시 선박의 규모에 관계없이 안전운항을 위해 실시간으로 선박의 GPS정보와 자세정보와 선박의 형상 정보 및 전자해도 정보를 이용하여, 선박의 3D 형상 이미지를 현재 선박의 위치와 자세에 대응하도록 시뮬레이션 후 최적화된 이동경로를 전자해도에 합성하여 표시하여 줌으로써, 선박 및 선박 주위의 상황을 육안으로 확인하여 선박의 선박 충돌 가능성 예측하고 이를 회피하는 방법을 통하여 안전한 항해를 위한 조치를 취할 수 있도록 함으로써 해양사고를 예방할 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention, when operating a ship using a digital twin, a 3D shape image of the ship is generated by using GPS information, attitude information, shape information of the ship, and electronic chart information of the ship in real time for safe navigation regardless of the size of the ship. After simulation to correspond to the current position and attitude of the ship, the optimized movement path is synthesized and displayed on the electronic chart, thereby visually checking the ship and the situation around the ship to predict the possibility of ship collision and to avoid it safely. It has the effect of preventing marine accidents by allowing measures for navigation to be taken.

또한, 해양에서 항행하는 선박 간에 이격거리를 탐지 및 안전거리 확보 여부를 판단하여 항해사나 관제사에게 이를 통지함으로써 선박간 충돌사고를 방지할 수 있는 효과를 가진다.In addition, it has an effect of preventing a collision accident between ships by detecting a separation distance between ships navigating in the sea and determining whether to secure a safe distance and notifying the navigator or controller of the separation distance.

또한, 해양에서 항행하는 선박 간에 충돌위험을 감지하였을 때 안전하게 회피할 수 있도록 선박간 회피에 필요한 정보를 적시에 제공함으로써 선박의 안전 항행을 보장할 수 있는 효과를 가진다.In addition, when a risk of collision between ships navigating in the sea is detected, it has the effect of ensuring the safe navigation of ships by providing information necessary for avoidance between ships in a timely manner so that they can be safely avoided.

또한, 디지털 트윈을 이용하여 선박 주변의 영상에 전자해도로부터 선택적으로 추출한 항행정보를 중첩시켜 표시함으로써, 현실감 높은 항행정보를 제공할 수 있으며, 항만에 입출항하거나, 부두에 이접안하거나, 갑문을 통과하거나 또는 협수로 등을 항해할 경우에도 주변의 해역 상황과 항구 구조물, 지형지물, 해역 장애물 등의 선박 주변 환경을 복합적으로 고려하여 선박 충돌 가능성을 예측하고 회피방법을 제공하여 선박의 안전 항행을 보장할 수 있는 효과를 가진다.In addition, by overlaying and displaying the navigation information selectively extracted from the electronic chart on the video around the ship using the digital twin, realistic navigation information can be provided, and it is possible to enter and depart from a port, dock at a pier, or pass through a lock. Even when navigating in narrow waterways, etc., it is possible to predict the possibility of vessel collision and provide avoidance methods to ensure safe navigation of the vessel by considering the surrounding sea conditions and the environment around the vessel, such as port structures, geographical features, and obstacles in the sea area. have a possible effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a diagram schematically showing a ship collision probability prediction system using a digital twin according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a method for predicting and avoiding a possibility of ship collision using a digital twin according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of predicting and avoiding a possibility of ship collision using a digital twin according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, when it is determined that related known technologies may obscure the gist of the present invention in describing the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법을 나타내는 개념도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a diagram schematically showing a ship collision probability prediction system using a digital twin according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram showing a ship collision probability prediction and avoidance method using a digital twin according to an embodiment of the present invention. 3 is a flowchart showing a method for predicting and avoiding a ship collision possibility using a digital twin according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에서 이용되는 디지털 트윈(Digital Twin)은 현실 세계의 사물, 환경을 가상공간에 모사한 디지털 객체로서, 형상뿐만 아니라 데이터를 통해 현실에서의 움직임, 특성까지도 동일하게 표현하는 것을 의미한다.First, the digital twin used in the present invention is a digital object that replicates objects and environments in the real world in virtual space, and means that not only shapes but also movements and characteristics in the real world are expressed identically through data. .

따라서 디지털 트윈을 이용하여, 선박과 동일한 물리 법칙(6자 운동)으로 구동되는 디지털 모델과 실제 제품을 디지털화 하여 가상현실에서 미래를 예측할 수 있다.Therefore, by using the digital twin, it is possible to predict the future in virtual reality by digitizing a digital model and an actual product driven by the same physical law (six-figure motion) as a ship.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a ship collision probability prediction system using a digital twin according to an embodiment of the present invention.

먼저, 선박 안전운항을 위한 관제 시스템을 적용하는 환경에서는 해안에서 일정거리까지 광대역 통신이 제공되고 있는 것으로 가정한다.First, it is assumed that broadband communication is provided from the coast to a certain distance in an environment where a control system for safe navigation of a ship is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 시스템은 적어도 하나의 운항 중인 선박(100)과 해당 선박에 구비된 사용자 단말기(110)와 선박 운항 관제 시스템(200)과 선박의 형태 및 구조 데이터가 저장된 디지털 트윈 서버(310)와 선박의 평균 이동 속도, 이동 방향, 목적지, 선박의 운항 정보가 저장된 선박 운항정보 관리 서버(320)와 실시간 기상정보가 업데이트 되어 관리되는 환경외력 정보 서버(330) 및 전자해도가 업데이트 되어 관리되는 해도관리 서버(340)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the ship collision probability prediction system using a digital twin according to an embodiment of the present invention includes at least one ship 100 in operation, a user terminal 110 provided in the ship, and a ship operation control system 200 ) and the digital twin server 310 that stores the shape and structure data of the ship, the ship operation information management server 320 that stores the ship's average movement speed, movement direction, destination, and ship operation information, and real-time weather information is updated and managed It includes an environmental external force information server 330 and a chart management server 340 in which electronic charts are updated and managed.

또한, 사용자 단말기는 디스플레이 장치를 포함하며, 유/무선 통신이 가능한 이동 통신 단말기, 노트북, 개인용 컴퓨터 등일 수 있으며, 선박에 탑재되는 ECDIS(Electronic Chart Display and Information System: 전자해도 표시정보 시스템)일 수 있다.In addition, the user terminal includes a display device and may be a mobile communication terminal capable of wired/wireless communication, a laptop computer, a personal computer, etc., and may be an ECDIS (Electronic Chart Display and Information System) mounted on a ship. there is.

선박 운항 관제 시스템(200)은 선박(100)내 구비된 사용자 단말기(110)와 정보를 송수신하고, 이를 통해 선박의 안전운항 정보를 송수신한다.The ship operation control system 200 transmits and receives information with the user terminal 110 provided in the ship 100, and transmits and receives safe navigation information of the ship through this.

또한, 선박 운항 관제 시스템(200)은 디지털 트윈 서버(310)와 선박 운항정보 관리 서버(320) 및 환경외력 정보(330) 및 해도관리 서버(340)와 정보를 송수신 한다.In addition, the ship operation control system 200 transmits and receives information with the digital twin server 310, the ship operation information management server 320, the external force information 330, and the chart management server 340.

또한, 선박 운항 관제 시스템(200)은 선박정보 관리부(210), 영상 처리부(220), 시뮬레이션부(230), 전자해도 생성부(240), 통신부(250)와 선박 운항 정보 저장부(260)를 포함한다.In addition, the ship operation control system 200 includes a ship information management unit 210, an image processing unit 220, a simulation unit 230, an electronic chart generator 240, a communication unit 250, and a ship operation information storage unit 260. includes

선박정보 관리부(210)는 선박 각각의 선박정보 예를 들어 선박의 이름, 선박의 고유번호, 선박의 현재 위치, 선박의 이동 경로 등을 관리한다.The vessel information management unit 210 manages vessel information of each vessel, for example, the name of the vessel, the unique number of the vessel, the current location of the vessel, and the movement path of the vessel.

먼저, 선박 관제 시스템을 통한 선박 안전운항 관제를 받는 선박은 `자선박`이라 하며, 자선박의 주변에 위치하는 다른 선박들은 `타선박`이라고 한다.First, the vessel under safe navigation control through the vessel control system is referred to as a 'own vessel', and other vessels located around the own vessel are referred to as 'other vessels'.

여기서 선박정보 관리부(210)는 선박정보를 사전에 등록하거나, 선박으로부터 실시간으로 수집하여 관리할 수 있다.Here, the ship information management unit 210 may register ship information in advance or collect and manage ship information in real time from the ship.

선박정보 관리부(210)는 해상에서 기준이 되는 자선박과 자선박의 주변의 주변 선박에 해당하는 타선박 정보를 수집하고, 수집한 결과를 시뮬레이션 후 자선박으로 제공함으로써, 자선박으로 하여금 주변 선박의 이동 현황을 실시간으로 확인할 수 있으며, 선박의 최적의 이동경로를 확인할 수 있게 한다.The ship information management unit 210 collects information on other ships corresponding to the own boat as a standard at sea and the surrounding ships around the own boat, and provides the collected results to the own boat after simulation, so that the own boat can be used as a neighboring vessel. You can check the movement status of the ship in real time, and it is possible to check the optimal movement route of the ship.

영상 처리부(220)는 선박정보 관리부(210)에서 식별된 선박정보를 통해 해당 선박의 형태 및 구조를 디지털 트윈 서버(310)에서 수신하여 3D 이미지로 형상화 하여 생성하는 것이다. The image processing unit 220 receives the shape and structure of the corresponding vessel from the digital twin server 310 through the vessel information identified by the vessel information management unit 210 and forms and creates a 3D image.

이것에 의해 GPS로 인한 선박의 위치와 이동 경로에 따른 선박의 자세를 3D 이미지로 형상화하여 선박의 형태에 따른 선박의 크기와 선박의 구조가 정확하게 표현되어, 해당 선박에 따른 이동 경로 및 정박 위치를 설정할 수 있게 된다.By this, the position of the ship according to the position of the ship and the movement route according to the GPS is shaped into a 3D image, and the size of the ship and the structure of the ship according to the shape of the ship are accurately expressed, and the movement route and anchoring position according to the corresponding ship be able to set.

시뮬레이션부(230)는 디지털트윈 서버(310)로부터 3D 이미지로 형상화된 선박의 이미지를 수신하고, 운항정보 관리 서버(320)로부터 수신된 선박의 평균 이동 속도, 이동 방향, 목적지 등과 같은 선박의 운항 정보를 수신하고,The simulation unit 230 receives the image of the ship shaped as a 3D image from the digital twin server 310, and the ship's operation, such as the average moving speed, moving direction, destination, etc. of the ship received from the navigation information management server 320 receive information;

환경외력 정보(330)로부터 실시간 기상정보와 해도관리 서버(340)로부터 전자해도를 수신하여, 자선박과 주변의 타선박을 시뮬레이션 진행한다.Real-time meteorological information from the environmental external force information 330 and electronic charts from the chart management server 340 are received, and simulation of the own vessel and other nearby vessels is performed.

각 선박의 특징적인 크기 및 형태 구조와 평균 이동 속도에 따른 최적화된 이동 경로를 도출한다.An optimized movement path according to the characteristic size, shape, structure, and average movement speed of each ship is derived.

전자해도 생성부(240)는 시뮬레이션부에서 도출된 최적화된 이동 경로를 해도 관리 서버로부터 수신하여 전자해도에 선박의 3D 형상 이미지를 합성하여 전자해도를 생성할 수 있다.The electronic chart generation unit 240 may generate an electronic chart by receiving the optimized movement path derived from the simulation unit from the chart management server and combining the 3D shape image of the ship with the electronic chart.

또한, 해당 선박의 이동에 경로에 근접한 주변 선박의 위치 및 3D 형상 이미지를 출력할 수 있도록 생성할 수 있다.In addition, the position and 3D shape image of the surrounding ships close to the path can be generated so that the movement of the corresponding ship can be output.

이것에 의해 해당 선박의 이동 경로상에 다른 선박이 3D 형상으로 표시되어 선박의 충돌 위험을 방지할 수 있다.As a result, another ship is displayed in a 3D shape on the movement path of the corresponding ship, and the risk of collision between the ships can be prevented.

통신부(250)는 복수의 선박의 사용자 단말기(110)와 무선통신 통해 정보를 송수신 할 수 있으며, 디지털트윈 서버(310), 선박 운항정보 관리 서버(320), 기상정보 서버(330) 및 해도관리 서버(330)와 무선통신을 통해 정보를 송수신 할 수 있다.The communication unit 250 can transmit and receive information with the user terminals 110 of a plurality of ships through wireless communication, and the digital twin server 310, ship operation information management server 320, weather information server 330, and chart management Information may be transmitted and received through wireless communication with the server 330 .

선박 운항정보 저장부(260)는 기준 선박이 입항에서 출항까지 안전하게 운항될 수 있도록 최적화된 이동 경로에 따라 운항될 수 있도록 안내하며, 이동 경로를 벗어나는 경우 또는 운항이 지연되는 경우 또는 선박이 충돌 가능성이 있는 경우에 알림 수단을 통해 음성 안내 또는 경고 신호를 전송할 수 있고, 선박 운항 관제부와 선박의 운항 관제가 종료되면 해당 관제 정보를 저장하여, 선박 운항정보 관리 서버(320)로 전송할 수 있는 정보 저장부로 구분될 수 있다.The vessel operation information storage unit 260 guides the standard vessel to be operated according to an optimized movement path so that the reference vessel can be safely operated from port entry to departure, and when the ship deviate from the movement route or the operation is delayed or the ship is likely to collide. In this case, a voice guidance or warning signal can be transmitted through the notification means, and when the ship operation control unit and the ship operation control are completed, the corresponding control information is stored and transmitted to the ship operation information management server 320. It can be divided into a storage unit.

또한, 정보 저장부의 관제 데이터는 선박 운항 관리 서버로 전송되어 관리될 수 있다.In addition, the control data of the information storage unit may be transmitted to and managed by the ship operation management server.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 선박 충돌 예측 및 회피 방법은 위험 영역인 제1 영역(A1), 실시간 시뮬레이션을 진행하는 주의 영역인 제2 영역(A2)로 구분 될 수 있다.As shown in FIG. 2, the ship collision prediction and avoidance method according to a preferred embodiment applicable to the present invention includes a first area A1, which is a danger area, and a second area A2, which is a caution area in which real-time simulation is performed. can be distinguished.

시뮬레이션 진행 시 제1 영역은 자선박을 기준으로 위험 거리 내의 영역을 제1 영역(A1)으로 설정하며, 자선박을 기준으로 주의 거리 내의 주의 영역을 제2 영역(A2)으로 설정하여, 제2 영역(A2)으로 타선박이 진입하여 제1 영역(A1)으로 이동 경로가 예측되면, 충돌 가능성이 있는 것으로 예측하여 판단할 수 있다.When the simulation is in progress, the first area is set as the first area (A1) within the danger distance based on the own ship, and the caution area within the caution distance based on the own ship is set as the second area (A2), If another ship enters the area A2 and the movement path to the first area A1 is predicted, it can be predicted and determined that there is a possibility of collision.

제2 영역(A2)에 타선박이 진입하면, 실시간으로 디지털 트윈을 이용하여 시뮬레이션을 진행하여, 충돌 가능성 예측 및 회피방법에 대한 안내를 제공하는 것을 특징으로 한다.When another ship enters the second area (A2), it is characterized in that a simulation is performed using a digital twin in real time to predict the possibility of collision and provide guidance on how to avoid it.

제2 영역(A2)외의 타선박이 위치하는 경우 주의 영역 외에 선박으로 판단하고, 디지털 트윈 시뮬레이션을 진행하지 않아, 디지털 트윈 시뮬레이션을 진행하기 위한 위성통신 비용을 절감할 수 있다.If another ship is located outside the second area (A2), it is determined that the ship is outside the caution area and the digital twin simulation is not performed, so the satellite communication cost for conducting the digital twin simulation can be reduced.

제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)은 시뮬레이션부에서 각각 자선박을 기준으로 위험 거리 및 주의 거리 내의 역역을 각각 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)으로 설정한다. In the first area A1 and the second area A2, areas within the danger distance and the caution distance are set as the first area A and the second area B, respectively, based on the own ship in the simulation unit.

또한, 산출된 자선박과 타선박의 위치와 자선박과 타선박의 상대 속도를 산출하고, 자선박과 타선박의 형태를 시뮬레이션 진행하여, 선박간의 충돌 여부를 예측할 수 있다.In addition, it is possible to predict the collision between ships by calculating the calculated position of own ship and other ships and the relative speed between own ship and other ships, and simulating the shape of own ship and other ships.

또한, 자선박과 타선박 간의 상대 거리 및 상대 속도에 대한 방향 정보를 비교하여 선박간의 충돌 여부를 예측할 수 있다.In addition, it is possible to predict a collision between ships by comparing direction information on the relative distance and relative speed between the own ship and another ship.

본 발명에 있어, 상기 제1 영역(A)은 실질적으로 충돌 위험도가 높은 영역을 지칭하고, 상기 제2 영역(B)은 상기 제1 영역(A)보다 충돌 위험도는 높지 않으나 현재 이동 경로로 운항 시 미래에 충돌 위험이 있어 주의가 필요한 영역을 지칭한다. In the present invention, the first area (A) refers to an area with a substantially higher risk of collision, and the second area (B) does not have a higher risk of collision than the first area (A), but operates on the current movement route. Indicates an area where there is a risk of collision in the future and requires attention.

그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 영역(A)은 제2 영역(B) 내 포함되도록 설정된다. 즉, 각 선박별 위험 거리는 주의 거리보다 작게 설정된다.Therefore, as shown in FIG. 2 , the first area A is set to be included in the second area B. That is, the danger distance for each ship is set smaller than the caution distance.

이때, 각 선박별 위험 거리 및 주의 거리는 관리자 등에 의해 미리 설정될 수 있으며, 상기 값은 선박의 상태 정보(크기, 운행 가능 속도)에 따라 달리 설정될 수 있다. At this time, the danger distance and the caution distance for each vessel may be set in advance by a manager or the like, and the values may be set differently according to the state information (size, operational speed) of the vessel.

구체적으로, 각 선박들은 크기, 운행 가능 속도 등이 상이하므로, 각 선박별 제1 영역(A1, 위험 영역) 및 제2 영역(A2, 주의 영역)은 상기와 같은 정보들에 기반하여 달리 설정될 수 있다. Specifically, since each ship has a different size, operating speed, etc., the first area (A1, danger area) and the second area (A2, caution area) for each vessel may be set differently based on the above information. can

이를 위해, 본 발명에 따른 선박 충돌 가능성 예측 시스템은 각 선박들로부터 각 선박에 대한 상태 정보(편명, 목적지, 속도 등을 포함하는 선박에 대한 식별 정보)와 선박의 운항 정보를 수신하여 시뮬레이션을 진행하여, 선박의 충돌 가능성을 예측하고 회피방법을 제안할 수 있다.To this end, the ship collision probability prediction system according to the present invention receives status information (identification information about the ship including flight number, destination, speed, etc.) and ship operation information for each ship from each ship and conducts a simulation. Thus, it is possible to predict the possibility of collision of ships and to propose an avoidance method.

선박들은 해상을 이동하는 교통 수단으로 해당 선박의 위치 정보는 GPS 정보로 구성될 수 있다. 선박 운항 관제 시스템(200)에서는 자선박에 대한 제1 영역 및 제2 영역을 설정하고, 상대 거리/속도 산출을 통하여 자선박과 타선박의 상대 거리 및 상기 자선박과 타선박의 상대 속도를 산출하고, 상기 상대 거리 및 상대 속도 정보를 이용하여 자선박과 타선박 간 충돌 여부를 예측할 수 있다.Ships are means of transportation that move on the sea, and location information of the corresponding ship may be composed of GPS information. In the ship operation control system 200, the first area and the second area for the own boat are set, and the relative distance/speed is calculated to calculate the relative distance between the own boat and other ships and the relative speed between the own boat and other ships. And, using the relative distance and relative speed information, it is possible to predict whether or not a collision between the own ship and another ship occurs.

따라서, 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법은, 시뮬레이션 진행 시 일정 주기로 시뮬레이션을 진행할 수 있으며, 제2 영역 내에 적어도 하나 이상의 상대 선박의 위치가 측정되었을 때에는 실시간으로 시뮬레이션을 진행하여, 자선박 기준으로 타선박이 제1 영역(A1) 이내에 미래의 이동경로 상 위치하게 되는 경우 실시간으로 타선박의 위치를 자선박과 타선박에 상호 출력하여 선박의 안전 운항을 안내하는 것을 특징으로 한다.Therefore, in the method for predicting and avoiding ship collision using digital twin, the simulation can be performed at regular intervals during the simulation, and when the position of at least one other vessel is measured in the second area, the simulation is performed in real time, As a standard, when another ship is located on a future movement route within the first area (A1), it is characterized in that the ship's safe navigation is guided by mutually outputting the location of the other ship to the own ship and other ships in real time.

선박정보 관리부(210)에서는 항해중인 자선의 정보와 자선 부근에서 접근하는 타선박의 정보를 선박자동식별장치인 V-PASS 및 AIS(Automatic Identification System)를 통해 입력받을 수 있다.The vessel information management unit 210 may receive input of information of the vessel under voyage and information of other vessels approaching from the vicinity of the vessel through V-PASS, which is a vessel automatic identification device, and Automatic Identification System (AIS).

입력 받는 정보는, 선박의 위치(Ship's Position), 선박의 속력(SOG : Speed Over Ground) 및 선박의 침로(COG : Course Over Ground) 등을 포함하는 선박의 동적 정보와 선박의 종류(Ship's Type), 전장(LOA : Length Over All) 등을 포함하는 선박의 정적 정보 등이 있다.The information received is the dynamic information of the ship including the ship's position, the ship's speed (SOG: Speed Over Ground) and the ship's course (COG: Course Over Ground), and the ship's type (Ship's Type) , static information of the ship including LOA (Length Over All), and the like.

또한, 선박 정보 외에 실시간 환경외력 정보를 반영하여, 선박의 충돌 가능성을 보다 정확하게 예측 할 수 있다.In addition, by reflecting real-time environmental external force information in addition to ship information, it is possible to more accurately predict the possibility of ship collision.

또한, 본 발명에 따른 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법은 실시예에 따라 상기 제2 영역(A2)을 복수 개의 제2 영역(A2)으로 설정할 수 있다. In addition, according to the method for predicting and avoiding vessel collision according to the present invention, the second area A2 may be set as a plurality of second areas A2 according to an embodiment.

예를 들어, 상기 제2 영역(A2)을 제2-1 영역, 제2-2 영역 등으로 구분하여 설정하고, 특정 선박을 기준으로 주변 선박이 제2-1 영역, 제2-2 영역 등에 접근하고 있는지를 판별하여 각 순간마다의 충돌 가능성을 판단할 수 있다.For example, the second area A2 is divided into areas 2-1, area 2-2, etc., and ships around a specific vessel are classified into area 2-1, area 2-2, etc. It is possible to determine the possibility of collision at each moment by determining whether it is approaching.

이와 같이, 본 발명에 따른 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법은 자선박을 기준으로 2개 이상의 구분되는 영역(제1 영역 및 제2 영역)을 설정하고, 자선박 및 타선박 간 상대 거리 및 상대 속도 정보를 산출하여 상기 타선박이 자선박의 제1 영역을 통과할 것인지 여부에 따라 충돌 가능성을 판별하는 것을 특징으로 한다. In this way, the ship collision possibility prediction and avoidance method according to the present invention sets two or more divided areas (first area and second area) based on the own boat, and the relative distance and relative speed between the own boat and other ships It is characterized in that the possibility of collision is determined according to whether the other vessel will pass through the first area of the own ship by calculating the information.

이로 인해, 본 발명에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피 방법은 선박간 충돌 가능성을 다각도적으로 판단함으로써 종래 대비 신뢰성 높게 선박간 충돌 여부를 예측할 수 있다는 특징이 있다.For this reason, the method for predicting and avoiding the possibility of collision between ships using the digital twin according to the present invention is characterized in that it can predict the collision between ships with higher reliability than the prior art by determining the possibility of collision between ships from various angles.

도 3은 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart showing a method of predicting and avoiding a possibility of ship collision using a digital twin.

도 3을 참조하면, 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법은, 운항 중인 선박으로부터 제2 영역 내에 위치하는 근접한 적어도 하나의 선박에 대하여 선박 정보를 수신하여 선박을 식별한다(S100).Referring to FIG. 3, in the method for predicting and avoiding ship collision possibility using a digital twin, ship information is received about at least one nearby ship located in a second area from a ship in operation to identify the ship (S100).

식별된 선박의 위치와 이동 경로에 따른 선박의 자세를 산출한다(S200).The position of the identified vessel and the posture of the vessel according to the movement path are calculated (S200).

영상 처리부(220)에서 식별된 선박의 3D 형상화 이미지를 생성하기 위해 디지털 트윈 서버(310)로부터 정보를 수신하여 3D 형상화 이미지를 생성한다(S300).In order to generate a 3D shaped image of the ship identified by the image processor 220, information is received from the digital twin server 310 to generate a 3D shaped image (S300).

여기서 디지털 트윈 서버(310)에 기존에 생성된 3D 형상화 이미지가 있는 경우 불러오기를 진행할 수 있으며, 기존에 생성된 3D 형상화 이미지가 없는 경우 신규로 생성하고 저장할 수 있다.Here, if there is a previously created 3D shaped image in the digital twin server 310, it can be loaded, and if there is no previously created 3D shaped image, it can be newly created and stored.

시뮬레이션부(230)에서 디지털 트윈 서버(310)로부터 3D 이미지로 형상화된 선박의 이미지를 수신하며, 선박운항 정보관리 서버(320)로부터 운항 중인 선박의 평균 이동 속도, 이동 방향, 목적지, 선박의 입항/출항 시간 등과 같은 선박의 운항 정보를 수신하고, 환경외력 정보 서버(330)로부터 실시간 기상정보 및 해도관리 서버(340)로부터 전자해도를 수신하여, 자선박과 상기 자선박과 근접한 적어도 하나의 타선박을 시뮬레이션 진행한다(S400).The simulation unit 230 receives the image of the ship shaped as a 3D image from the digital twin server 310, and from the ship operation information management server 320, the average movement speed of the ship in operation, movement direction, destination, and port entry of the ship / Receives ship operation information such as departure time, receives real-time weather information from the environmental external force information server 330 and electronic chart from the chart management server 340, The ship is simulated (S400).

전자해도 생성부(240)에서는 시뮬레이션부(230)에서 시뮬레이션 진행 결과 도출된 각 선박의 최적화된 이동 경로를 해도 관리 서버(340)로부터 수신하여, 전자해도에 선박의 3D 형상 이미지를 합성하여 전자해도를 생성한다(S500).The electronic chart generation unit 240 receives the optimized movement path of each ship derived from the simulation progress result in the simulation unit 230 from the chart management server 340, and synthesizes the 3D shape image of the ship to the electronic chart. is generated (S500).

통신부(250)에서는 생성된 전자해도와 최적화된 이동 경로를 사용자 단말기에 출력 가능하도록 전송한다(S600).The communication unit 250 transmits the generated electronic chart and the optimized movement path to the user terminal so that they can be output (S600).

이때, 복수의 선박에 해당 정보를 전송하는 경우 수신되는 단말기를 기준으로 기준 선박(자선박)이 표시되며, 다른 선박은 주변 선박(타선박)으로 표시되어 복수의 사용자 단말기에 각 수신되는 단말기가 구비된 선박을 기준으로 자선박으로 표시될 수 있다.At this time, when the information is transmitted to a plurality of ships, the reference ship (own ship) is displayed based on the received terminal, and the other ships are displayed as neighboring ships (other ships), so that each received terminal is displayed in a plurality of user terminals. Based on the equipped ship, it can be displayed as an own boat.

즉, A와 B 및 C 단말기가 있는 경우 A 단말기가 정보를 수신하는 경우 A 가 자선박이 되고, B와 C가 타선박이 되며, B 단말기가 정보를 수신하는 경우 B 단말기가 자선박이 되고, A와 C 가 타선박이 되며, C 단말기가 정보를 수신하는 경우 C 단말기가 자선박이 되고, A와 B 는 타선박이 될 수 있다.That is, if there are terminals A, B, and C, when terminal A receives information, A becomes the own ship, B and C become other ships, and when terminal B receives information, terminal B becomes the own ship, , A and C become other ships, and when terminal C receives information, terminal C becomes its own ship, and A and B can become other ships.

선박 운항정보 저장부(260)에서는 해당 선박에 최적화된 이동 경로에 따라 선박이 운항되어 입항에서 출항까지 목적지까지 안전하게 운항될 수 있도록 안내하며, 이동 경로를 벗어나는 경우 또는 운항이 지연되는 경우 또는 충돌 가능성이 발생하는 경우에 알림 수단을 통해 음성 안내 또는 경고 신호를 전송한다(S700).In the ship operation information storage unit 260, the ship is operated according to the movement route optimized for the corresponding ship, and guides the ship to safely navigate from arrival to departure to the destination. When this occurs, a voice guidance or warning signal is transmitted through a notification means (S700).

선박의 운항 관제가 종료되면 해당 선박 운항정보를 저장하여, 운항정보 관리 서버(320)로 전송한다(S800).When the operation control of the ship is terminated, the corresponding vessel operation information is stored and transmitted to the operation information management server 320 (S800).

이것에 의해, 본 발명에 따르면 선박의 운항 시에 선박의 규모에 관계없이 안전운항을 위해 선박 충돌 가능성이 있는 주의 영역에 타선박이 감지되는 경우 실시간으로 선박의 GPS정보와 자세정보와 선박의 형상 정보 및 전자해도 정보를 이용하여, 선박의 3D 형상 이미지를 현재 선박의 위치와 자세에 대응하도록 시뮬레이션 후 최적화된 이동경로를 전자해도에 합성하여 표시하여 줌으로써, 선박 및 선박 주위의 상황을 육안으로 확인하여 선박의 입출항 또는 선박의 운항을 신속하며 정확하게 수행할 수 있도록 하여 적은 비용으로 수행할 수 있도록 하는 효과를 가진다.Accordingly, according to the present invention, when another vessel is detected in a caution area where there is a possibility of vessel collision for safe navigation regardless of the size of the vessel during operation of the vessel, the GPS information and attitude information of the vessel and the shape of the vessel are detected in real time. After simulating the 3D shape image of the ship to correspond to the current position and posture of the ship using information and electronic chart information, the optimized movement path is synthesized and displayed on the electronic chart to visually check the ship and the situation around the ship. Therefore, it has the effect of enabling the entry and departure of the ship or the operation of the ship to be performed quickly and accurately at a low cost.

또한, 선박이 항만에 입항하기 전에 미리 통항로의 해상교통특성을 인지시켜 안전한 항해를 위한 조치를 취할 수 있도록 함으로써 해양사고를 예방할 수 있으며, 선박의 입출항 및 운항 관제를 통해 입출항 및 운항의 안정성을 현저히 향상시키는 효과를 가진다.In addition, marine accidents can be prevented by recognizing the maritime traffic characteristics of the passage before the ship enters the port so that measures for safe navigation can be taken, and the stability of entry and departure and operation can be remarkably improved through the entry and departure and operation control of the ship. have an enhancing effect.

지금까지 본 발명에 따른 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 실시 변형이 가능함은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.So far, specific embodiments of a method for predicting and avoiding ship collision using a digital twin according to the present invention have been described, but it is obvious that various modifications are possible within the limits that do not deviate from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be conveyed, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 선박
110: 사용자 단말기
200: 선박 운항 관제 시스템
210: 선박정보 관리부
220: 영상 처리부
230: 시뮬레이션부
240: 전자해도 생성부
250: 통신부
260: 선박 운항정보 저장부
300: 서버부
310: 디지털 트윈 서버
320: 선박 운항정보 관리 서버
330: 환경외력 정보 관리 서버
340: 해도관리 서버
A1: 제1 영역(위험 영역)
A2: 제2 영역(주의 영역)
100: ship
110: user terminal
200: ship operation control system
210: Ship information management department
220: image processing unit
230: simulation unit
240: electronic chart generation unit
250: communication department
260: ship operation information storage unit
300: server unit
310: digital twin server
320: Ship operation information management server
330: environmental external force information management server
340: chart management server
A1: First area (risk area)
A2: Second area (attention area)

Claims (5)

운항 중인 자선박으로부터 근접한 적어도 하나의 타선박 감지 시 해당 선박의 선박 정보를 수신하여 선박을 식별하는 선박 식별 단계;
상기 선박 식별 단계에서 식별된 위치와 이동 경로에 따른 선박의 자세를 산출하는 자세 산출 단계;
상기 자세 산출 단계에서 산출된 선박의 형태 및 구조를 디지털 트윈 서버로부터 해당 선박의 정보를 수신하여 3D 이미지로 형상화하여 이미지를 생성하는 이미지 생성 단계;
상기 자선박 및 타선박의 운항정보를 수신하여 시뮬레이션을 진행하여 선박의 충돌 가능성을 예측하는 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계;
상기 시뮬레이션 결과를 전자 해도에 3D 이미지로 합성하는 합성 후 출력하는 전자해도 출력 단계; 및
상기 전자해도 출력 단계를 통해 출력된 정보를 토대로 안전 운항을 위한 이동 경로를 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법.
A ship identification step of identifying a ship by receiving ship information of the corresponding ship when at least one other ship in close proximity is detected from the own ship in operation;
a posture calculation step of calculating a posture of the vessel according to the position identified in the vessel identification step and the movement path;
an image generation step of generating an image by receiving information on the shape and structure of the ship calculated in the posture calculation step from the digital twin server and shaping it into a 3D image;
A simulation and collision possibility prediction step of receiving the operation information of the own ship and other ships and predicting the possibility of collision of the ship by performing a simulation;
An electronic chart output step of synthesizing the simulation result into a 3D image on the electronic chart and then outputting the result; and
A method for predicting and avoiding a possibility of ship collision using a digital twin, comprising the step of guiding a movement route for safe navigation based on the information output through the electronic chart output step.
청구항 1에 있어서,
상기 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계는,
선박 주변의 실시간 환경 외력 정보를 환경외력 정보 서버로부터 수신하여 시뮬레이션을 진행하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법.
The method of claim 1,
The simulation and collision probability prediction step,
A method for predicting and avoiding a possibility of a ship collision using a digital twin, characterized in that real-time environmental external force information around the ship is received from an environmental external force information server and simulation is performed.
청구항 1에 있어서,
상기 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계는,
일정 주기로 시뮬레이션을 진행하며, 운항 중인 자선박으로부터 제2 영역 내에 위치하는 근접한 적어도 하나의 타선박 감지 시 실시간으로 진행하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법.
The method of claim 1,
The simulation and collision probability prediction step,
A method for predicting and avoiding a ship collision possibility using a digital twin, characterized in that the simulation is conducted at regular intervals and proceeds in real time when at least one other vessel located in the second area is detected from the ship in operation.
청구항 1에 있어서,
상기 시뮬레이션 및 충돌 가능성 예측 단계는, 자선박에 대한 제1 영역 및 제2 영역을 설정하며,
자선박과 타선박의 상대 거리 및 자선박과 타선박의 상대 속도를 산출하고, 상기 상대 거리 및 상대 속도 정보를 이용하여 자선박과 타선박 간 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법.
The method of claim 1,
The simulation and collision probability prediction step sets a first area and a second area for the own ship,
Calculate the relative distance between the own ship and other ships and the relative speed between the own ship and other ships, and use the relative distance and relative speed information to predict whether or not there will be a collision between the own ship and other ships using a digital twin Prediction and avoidance method of ship collision possibility.
청구항 1에 있어서,
상기 이동 경로를 안내하는 단계는,
이동 경로 안내 중 이동 경로를 벗어나는 경우 또는 운항이 지연되는 경우 또는 선박이 충돌 가능성이 있는 경우에 알림 수단을 통해 음성 안내 또는 경고 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 선박 충돌 가능성 예측 및 회피방법.



The method of claim 1,
In the step of guiding the movement path,
Prediction and avoidance of ship collision possibility using digital twin, characterized in that voice guidance or warning signal is transmitted through a notification means when the ship deviates from the movement route during movement route guidance, when navigation is delayed, or when there is a possibility of collision between ships method.



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