KR20230119321A

KR20230119321A - Obstacle avoidance apparatus and method for autonomous navigation of a ship

Info

Publication number: KR20230119321A
Application number: KR1020220015309A
Authority: KR
Inventors: 이유진; 차현대; 김이슬; 이송희
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-08-16

Abstract

본 발명은 선박이 출발지와 목적지를 포함하는 항로를 따라 운항하는 과정에서 선박이 전방에 나타나는 해상 장애물을 회피하는 안전구간을 따라 운항하도록 제어함으로써 해상 장애물과의 충돌 없이 선박의 안전한 자율 운항을 보장할 수 있는 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 선박의 GPS좌표값을 획득하는 위치정보획득부; GPS좌표값과 목적지의 GPS좌표값을 이용하여 운항 경로를 생성하는 운항경로생성부; 선박의 추진 동력을 제공하는 추진동력부; 선박이 상기 목적지의 GPS좌표값을 향한 정방향으로 추진하여 상기 운항 경로를 따라 운항하도록 상기 추진동력부를 제어하는 추진제어부; 선박이 상기 운항 경로를 따라 운항하는 중에 선박의 전방에 존재하는 해상 장애물들을 감지하여 선박과 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 거리와 함께 선박의 중심으로 하는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 사이각을 이용하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리를 산출하는 해상장애물감지부; 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비보다 큰 경우 해당 해상 장애물 간의 중간지점을 안전구간으로 설정하고 상기 안전구간 중에서 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 가장 넓은 안전구간을 최고 안전구간으로 설정하는 안전구간설정부; 및 상기 최고 안전구간이 상기 운항 경로에 포함되도록 상기 운항 경로를 갱신하는 운항경로갱신부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치를 기술적 요지로 한다.
그리고 본 발명은, 선박의 GPS좌표값을 획득하고 목적지의 GPS좌표값을 설정하는 단계; 상기 선박의 GPS좌표값과 상기 목적지의 GPS좌표값을 이용하여 미리 정해진 표준 운항 경로에 기초하여 선박이 상기 목적지에 도달할 수 있도록 하는 운항 경로를 생성하는 단계; 선박에 마련된 추진기의 구동을 제어하여 생성된 상기 운항 경로에 대응되게 선박을 추진시키는 단계; 선박이 상기 운항 경로에 따라 추진하는 중에 선박의 전방에서 기설정된 감지거리 이내에 존재하는 해상 장애물들을 감지하는 단계; 선박과 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 거리와 함께 선박을 중심으로 하는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 사이각을 이용하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리를 산출하는 단계; 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비보다 큰 경우 해당 상기 두 개의 해상 장애물 간의 중간지점을 안전구간으로 설정하고 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비와 같거나 작은 경우 해당 상기 두 개의 해상 장애물 간의 중간지점을 위험구간으로 설정하는 단계; 상기 안전구간 중에서 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 가장 넓은 안전구간을 최고 안전구간으로 설정하는 단계; 및 상기 최고 안전구간이 상기 운항 경로에 포함되도록 상기 운항 경로를 갱신 설정하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 방법을 기술적 요지로 한다. The present invention ensures safe autonomous navigation of the ship without collision with maritime obstacles by controlling the ship to navigate along a safety section avoiding maritime obstacles appearing in front in the course of the ship operating along a route including a departure point and a destination. It relates to an obstacle avoidance device and method for autonomous navigation of a ship capable of
The present invention, the location information acquisition unit for acquiring the GPS coordinates of the ship; a navigation route generator for generating a navigation route using the GPS coordinate values and the GPS coordinate values of the destination; A propulsion power unit that provides propulsion power for a ship; a propulsion control unit for controlling the propulsion power unit so that the vessel propels in a forward direction toward the GPS coordinate value of the destination and navigates along the navigation route; While the ship is operating along the navigation route, it detects maritime obstacles in front of the ship and uses the distance between the ship and the two maritime obstacles adjacent to each other and the angle between the two maritime obstacles centered on the ship. a maritime obstacle detecting unit that calculates a distance between two adjacent maritime obstacles; When the distance between the two adjacent maritime obstacles is greater than the width of the ship's hull, the midpoint between the corresponding maritime obstacles is set as the safety zone, and the safety zone in which the distance between the two adjacent maritime obstacles is the widest among the safety zones is the highest safety zone. Safety section setting unit to set as a section; And an obstacle avoidance device for autonomous navigation of a ship, characterized in that composed of; a navigation route updating unit for updating the navigation route so that the highest safety section is included in the navigation route as a technical gist.
And the present invention, obtaining the GPS coordinate value of the ship and setting the GPS coordinate value of the destination; generating a navigation route allowing the ship to reach the destination based on a predetermined standard navigation route using the GPS coordinate values of the ship and the GPS coordinate values of the destination; Propelling the ship corresponding to the navigation path generated by controlling the driving of a propeller provided in the ship; detecting maritime obstacles present within a predetermined sensing distance from the front of the ship while the ship is propulsed along the navigation route; Calculating a distance between two maritime obstacles adjacent to each other using a distance between the ship and the two maritime obstacles adjacent to each other and an angle between the two maritime obstacles centered on the ship; If the distance between the two adjacent maritime obstacles is greater than the width of the ship's hull, the midpoint between the two maritime obstacles is set as a safety zone, and the distance between the two adjacent maritime obstacles is equal to or less than the width of the ship's hull. setting the intermediate point between the two maritime obstacles as a danger zone; setting a safety zone having the widest distance between the two adjacent maritime obstacles as the highest safety zone among the safety zones; and updating and setting the navigation route so that the highest safety section is included in the navigation route.

Description

Obstacle avoidance apparatus and method for autonomous navigation of a ship}

본 발명은 선박이 출발지와 목적지를 포함하는 항로를 따라 장애물과의 충돌 없이 안전하게 자율 운항할 수 있도록 하는 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for avoiding obstacles for autonomous navigation of a ship, enabling the ship to safely autonomously navigate along a route including a starting point and a destination without colliding with obstacles.

최근 들어 선박에는 선박이 출발지에서 출발하여 신속하고 안전하게 목적지에 도착하기 위해 선장과 항해사의 설정에 의해 미리 정해진 항로를 따라 자율 운항할 수 있?Ⅷ? 선박 자율 운항 시스템이 적용되고 있다. Recently, ships can operate autonomously along a pre-determined route set by the captain and navigator to arrive at the destination quickly and safely from the departure point?Ⅷ? A ship autonomous navigation system is being applied.

한편 선박이 선박 자율 운항 시스템을 통한 선장과 항해사의 설정에 따라 출발지에서 목적지까지 자율 운항하는 도중에 미리 정해진 항로 상에 예상하지 못한 해상 장애물이 나타나는 상황이 빈번하게 발생하고 있다. On the other hand, while a ship autonomously navigates from a departure point to a destination according to the settings of a captain and a navigator through a ship autonomous navigation system, a situation in which unexpected maritime obstacles appear on a predetermined route frequently occurs.

이러한 상황에서 선장과 항해사가 해상 장애물을 신속하게 인지하지 못할 경우 선박이 해상 장애물과 충돌하여 큰 사고로 이어지게 되면서 상당한 인적 및 물적 피해를 초래하게 된다. In this situation, if the captain and the navigator do not quickly recognize the maritime obstacle, the ship collides with the maritime obstacle, leading to a major accident, resulting in considerable human and material damage.

따라서 선박이 선박 자율 운항 시스템에 따라 자율 운항하는 도중에 예상하지 못한 장애물이 나타나더라도 장애물을 피해 다른 안전한 항로로 변경한 후 장애물의 존재 유무에 따라 다시 미리 정해진 항로로 복귀하여 안전하게 운항할 수 있도록 해상 장애물에 적응적으로 대응 가능한 선박 자율 운항 방법에 대한 연구 개발이 절실하다. Therefore, even if an unexpected obstacle appears while the ship is autonomously navigating according to the ship autonomous navigation system, it avoids the obstacle and changes to another safe route, and then returns to the predetermined route according to the presence or absence of the obstacle so that it can safely operate. There is an urgent need for research and development on autonomous ship navigation methods that can be adaptively responded to.

대한민국 등록특허공보 제10-0734814호, 2007.07.03.자 공고.Republic of Korea Patent Registration No. 10-0734814, 2007.07.03. 대한민국 등록특허공보 제10-2177191호, 2020.11.10.자 공고.Republic of Korea Patent Registration No. 10-2177191, 2020.11.10.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 선박이 미리 정해진 항로를 따라 자율 운항할 때 미리 정해진 항로 상에 예상하지 못한 해상 장애물이 나타나더라도 해상 장애물과의 충돌 사고를 미연에 방지하여 인적 및 물적 피해를 초래하지 않도록, 선박의 전방에 나타나는 해상 장애물을 감지하여 해상 장애물 간의 거리에 따라 최고 안전구간을 설정한 후 운항 항로에 반영하여 선박을 추진시킴으로써 해상 장애물과의 충돌을 회피할 수 있도록 하는 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve the above problems, and when a ship autonomously navigates along a predetermined route, even if an unexpected maritime obstacle appears on a predetermined route, it prevents a collision accident with a maritime obstacle in advance, In order not to cause material damage, by detecting maritime obstacles appearing in front of the ship, setting the highest safety section according to the distance between maritime obstacles, and reflecting it on the navigation route to propel the ship, so that collision with maritime obstacles can be avoided An object of the present invention is to provide an obstacle avoidance device and method for autonomous navigation of a ship.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않고, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 명확하게 이해될 수 있으면서 본 발명의 목적에 충분히 포함될 수 있다. The object of the present invention is not limited to the purpose mentioned above, and other objects not mentioned above can be clearly understood from the description below and can be fully included in the object of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치는 선박의 GPS좌표값을 획득하는 위치정보획득부; GPS좌표값과 목적지의 GPS좌표값을 이용하여 운항 경로를 생성하는 운항경로생성부; 선박의 추진 동력을 제공하는 추진동력부; 선박이 상기 목적지의 GPS좌표값을 향한 정방향으로 추진하여 상기 운항 경로를 따라 운항하도록 상기 추진동력부를 제어하는 추진제어부; 선박이 상기 운항 경로를 따라 운항하는 중에 선박의 전방에 존재하는 해상 장애물들을 감지하여 선박과 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 거리와 함께 선박의 중심으로 하는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 사이각을 이용하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리를 산출하는 해상장애물감지부; 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비보다 큰 경우 해당 해상 장애물 간의 중간지점을 안전구간으로 설정하고 상기 안전구간 중에서 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 가장 넓은 안전구간을 최고 안전구간으로 설정하는 안전구간설정부; 및 상기 최고 안전구간이 상기 운항 경로에 포함되도록 상기 운항 경로를 갱신하는 운항경로갱신부;로 구성될 수 있다. Obstacle avoidance apparatus for autonomous navigation of a vessel according to the present invention for achieving the above object includes a location information acquisition unit for acquiring GPS coordinate values of the vessel; a navigation route generator for generating a navigation route using the GPS coordinate values and the GPS coordinate values of the destination; A propulsion power unit that provides propulsion power for a ship; a propulsion control unit for controlling the propulsion power unit so that the vessel propels in a forward direction toward the GPS coordinate value of the destination and navigates along the navigation route; While the ship is operating along the navigation route, it detects maritime obstacles in front of the ship and uses the distance between the ship and the two maritime obstacles adjacent to each other and the angle between the two maritime obstacles centered on the ship. a maritime obstacle detecting unit that calculates a distance between two adjacent maritime obstacles; When the distance between the two adjacent maritime obstacles is greater than the width of the ship's hull, the midpoint between the corresponding maritime obstacles is set as the safety zone, and the safety zone in which the distance between the two adjacent maritime obstacles is the widest among the safety zones is the highest safety zone. Safety section setting unit to set as a section; and a navigation route updating unit that updates the navigation route so that the highest safety section is included in the navigation route.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 방법은 선박의 GPS좌표값을 획득하고 목적지의 GPS좌표값을 설정하는 단계; 상기 선박의 GPS좌표값과 상기 목적지의 GPS좌표값을 이용하여 미리 정해진 표준 운항 경로에 기초하여 선박이 상기 목적지에 도달할 수 있도록 하는 운항 경로를 생성하는 단계; 선박에 마련된 추진기의 구동을 제어하여 생성된 상기 운항 경로에 대응되게 선박을 추진시키는 단계; 선박이 상기 운항 경로에 따라 추진하는 중에 선박의 전방에서 기설정된 감지거리 이내에 존재하는 해상 장애물들을 감지하는 단계; 선박과 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 거리와 함께 선박을 중심으로 하는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 사이각을 이용하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리를 산출하는 단계; 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비보다 큰 경우 해당 상기 두 개의 해상 장애물 간의 중간지점을 안전구간으로 설정하고 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비와 같거나 작은 경우 해당 상기 두 개의 해상 장애물 간의 중간지점을 위험구간으로 설정하는 단계; 상기 안전구간 중에서 상기 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 가장 넓은 안전구간을 최고 안전구간으로 설정하는 단계; 및 상기 최고 안전구간이 상기 운항 경로에 포함되도록 상기 운항 경로를 갱신 설정하는 단계;로 구성될 수 있다. Obstacle avoidance method for autonomous navigation of a vessel according to the present invention for achieving the above object includes acquiring GPS coordinate values of the vessel and setting GPS coordinate values of the destination; generating a navigation route allowing the ship to reach the destination based on a predetermined standard navigation route using the GPS coordinate values of the ship and the GPS coordinate values of the destination; Propelling the ship corresponding to the navigation path generated by controlling the driving of a propeller provided in the ship; detecting maritime obstacles existing within a predetermined sensing distance from the front of the ship while the ship is propulsed along the navigation route; Calculating a distance between two maritime obstacles adjacent to each other using a distance between the ship and the two maritime obstacles adjacent to each other and an angle between the two maritime obstacles centered on the ship; If the distance between the two adjacent maritime obstacles is greater than the width of the ship's hull, the midpoint between the two maritime obstacles is set as a safety zone, and the distance between the two adjacent maritime obstacles is equal to or less than the width of the ship's hull. In this case, setting the midpoint between the two marine obstacles as a danger zone; Setting a safety zone having the largest distance between the two adjacent maritime obstacles among the safety zones as the highest safety zone; and updating and setting the navigation route so that the highest safety section is included in the navigation route.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법은 선박이 목적지로 향한 운항 경로를 따라 자율 운항하는 과정에서 선박의 전방에 나타나는 해상 장애물을 감지하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리에 따른 최고 안전구간을 설정한 후 최고 안전구간이 운항 경로에 포함되게 운항 경로를 갱신 설정하여 선박이 해상 장애물에 대한 안전한 회피하는 선박 자율 운항 시스템을 제공함으로써 선박 자율 운항 시스템의 신뢰성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다. Obstacle avoidance device and method for autonomous navigation of a ship according to the present invention according to the above configuration detects a maritime obstacle appearing in front of the ship while the ship autonomously navigates along a navigation route toward a destination, thereby detecting two maritime obstacles adjacent to each other. After setting the highest safety section according to the distance between obstacles, the navigation route is updated and set so that the highest safety section is included in the navigation route. improvement can be expected.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 방법을 도시한 순서도이다. 1 is a configuration diagram showing an obstacle avoidance device for autonomous navigation of a ship according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an obstacle avoidance method for autonomous navigation of a ship according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 선박이 출발지와 목적지를 포함하는 미리 정해진 항로를 따라 자율 운항할 수 있도록 하는 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for avoiding obstacles for autonomous navigation of a ship, enabling the ship to autonomously navigate along a predetermined route including a starting point and a destination.

특히, 본 발명에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법은 선박이 미리 정해진 항로를 따라 자율 운항하는 과정에서 예상하지 못하게 나타나는 해상 장애물에 대해 회피 운항을 수행 가능하게 함으로써 선박의 자율 운항에 대한 안전성을 더욱 높일 수 있는 것이 큰 특징이다. In particular, the obstacle avoidance apparatus and method for autonomous navigation of a ship according to the present invention enables a ship to perform an avoidance operation against maritime obstacles unexpectedly appearing in the process of autonomous navigation along a predetermined route, thereby enabling autonomous navigation of a ship. Its major feature is that it can further enhance safety.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an obstacle avoidance device and method for autonomous navigation of a ship according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 위치정보획득부(100), 운항경로생성부(200), 추진동력부(300), 추진제어부(400), 해상장애물감지부(500), 안전구간설정부(600) 및 운항경로갱신부(700)로 구성될 수 있다. An obstacle avoidance device for autonomous navigation of a ship according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 400, a maritime obstacle detection unit 500, a safety section setting unit 600, and a navigation route updating unit 700.

위치정보획득부(100)는 GPS모듈이 포함되어 선박의 GPS좌표값을 실시간으로 획득할 수 있다. The location information acquisition unit 100 includes a GPS module and can obtain the GPS coordinate values of the ship in real time.

운항경로생성부(200)는 위치정보획득부(100)에 의해 실시간으로 획득된 선박의 GPS좌표값과 외부로부터 입력된 목적지의 GPS좌표값을 이용하여 선박의 운항 경로를 생성할 수 있다. The navigation route creation unit 200 may generate a navigation route of the ship using the GPS coordinate values of the ship obtained in real time by the location information acquisition unit 100 and the GPS coordinate values of the destination input from the outside.

운항경로생성부(200)는 선박의 운항 경로를 생성할 때 미리 정해진 표준 운항 경로를 기반으로 하여 표준 운항 경로를 벗어나지 않게 선박의 운항 경로를 생성할 수 있다. When generating a ship's navigation route, the navigation route creation unit 200 may generate a ship's navigation route based on a predetermined standard navigation route so as not to deviate from the standard navigation route.

추진동력부(300)는 한 쌍의 추진기가 포함되어 선박이 운항경로생성부(200)에 의해 생성된 선박의 운항 경로를 따라 운항할 수 있도록 추진 동력을 제공할 수 있다. The propulsion power unit 300 includes a pair of propellers and may provide propulsion power so that the ship can navigate along the navigation route of the ship created by the navigation route creation unit 200 .

추진제어부(400)는 선박이 운항경로생성부(200)에 의해 생성된 선박의 운항 경로를 따라 운항할 수 있도록 추진동력부(300)에 포함된 한 쌍의 추진기 출력을 서로 연동되게 제어하여 선박의 추진 속도와 추진 방향을 결정할 수 있다. The propulsion control unit 400 controls the output of a pair of propellers included in the propulsion power unit 300 to interlock with each other so that the ship can navigate along the sailing path of the vessel created by the sailing path generator 200. can determine the propulsion speed and direction of propulsion.

추진제어부(400)는 선박의 추진 방향을 감지하기 위한 IMU모듈이 포함되어 IMU모듈의 출력값을 통해 선박의 추진 방향이 목적지의 GPS좌표값을 향한 정방향인지 목적지의 GPS좌표값을 향하지 않는 역방향인지를 파악할 수 있다. The propulsion control unit 400 includes an IMU module for detecting the propulsion direction of the vessel, and determines whether the propulsion direction of the vessel is forward toward the GPS coordinate values of the destination or reverse direction not toward the GPS coordinate values of the destination through the output value of the IMU module. can figure it out

추진제어부(400)는 IMU모듈의 출력값에 따라 선박의 추진 방향이 목적지의 GPS좌표값을 향하지 않는 역방향인 것으로 파악한 경우 한 쌍의 추진기 출력을 서로 다르게 제어하여 선박의 추진 방향이 목적지의 GPS좌표값을 향하는 정방향이 되도록 선박을 선회시킬 수 있다. When the propulsion control unit 400 determines that the propulsion direction of the ship is in the reverse direction, not toward the GPS coordinate value of the destination, according to the output value of the IMU module, the propulsion control unit 400 controls the output of a pair of propellers differently so that the propulsion direction of the ship is the GPS coordinate value of the destination. The ship can be turned so that it is in the forward direction.

해상장애물감지부(500)는 라이다센서가 포함되어 선박의 추진 방향을 기준으로 선박의 전방에 미리 정해진 감지거리 이내에 존재하는 해상 장애물들을 감지할 수 있다. The maritime obstacle detection unit 500 includes a LIDAR sensor to detect maritime obstacles present within a predetermined detection distance in front of the ship based on the ship's propulsion direction.

해상장애물감지부(500)는 선박과 해상 장애물들의 거리와 함께 선박을 중심으로 하는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물의 사이각을 이용하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리를 산출할 수 있다. The maritime obstacle detecting unit 500 may calculate the distance between two maritime obstacles adjacent to each other using the distance between the ship and the maritime obstacle and the angle between the two maritime obstacles centered on the ship.

안전구간설정부(600)는 해상장애물감지부(500)에서 산출된 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비보다 큰 경우 해당 해상 장애물 간의 중간지점을 안전구간으로 설정할 수 있다. When the distance between two adjacent maritime obstacles calculated by the maritime obstacle detecting unit 500 is greater than the hull width of the ship, the safety section setting unit 600 may set a midpoint between the corresponding maritime obstacles as the safety section.

안전구간설정부(600)는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 선박의 선체 너비와 같거나 그보다 작은 경우 해당 해상 장애물 간의 중간지점을 위험구간으로 설정할 수 있다. When the distance between two adjacent maritime obstacles is equal to or smaller than the hull width of the ship, the safety section setting unit 600 may set an intermediate point between the maritime obstacles as the danger zone.

안전구간설정부(600)는 안전구간 중에서 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 가장 넓은 안전구간을 최고 안전구간으로 설정할 수 있다. The safety section setting unit 600 may set a safety section in which the distance between two adjacent maritime obstacles is the widest among the safety sections as the highest safety section.

안전구간설정부(600)는 선박이 추진 방향을 급격하게 전환하여 해상 장애물에 충돌하는 폐단을 방지하기 위해 최고 안전구간 중에서 선박의 전방으로부터 미리 정해진 안전거리보다 가까운 거리에 위치하는 최고 안전구간을 위험구간으로 다시 설정할 수 있다. The safety section setting unit 600 sets the highest safety section located at a distance closer than a predetermined safety distance from the front of the ship in order to prevent the ship from abruptly changing the propulsion direction and colliding with marine obstacles. You can set it back to interval.

운항경로갱신부(700)는 안전구간설정부(600)에 의해 설정된 최고 안전구간이 운항경로생성부(200)에 의해 생성된 선박의 운항 경로에 포함되도록 선박의 운항 경로를 갱신하여 설정할 수 있다. The navigation route updating unit 700 may update and set the navigation route of the ship so that the highest safety section set by the safety section setting unit 600 is included in the navigation route of the ship generated by the navigation route creation unit 200. .

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 자율 운항을 위한 장애물 회피 방법은 선박의 자율 운항을 위한 장애물 회피 장치에 의해 수행되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 위치정보 획득 단계(S100), 운항 경로 생성 단계(S200), 선박 추진 단계(S300), 해상 장애물 감지 단계(S400), 해상 장애물 간 거리 산출 단계(S500), 안전구간 설정 단계(S600), 최고 안전구간 설정 단계(S700) 및 운항 경로 갱신 단계(S800)로 구성될 수 있다. An obstacle avoidance method for autonomous vessel navigation according to a preferred embodiment of the present invention is performed by an obstacle avoidance device for autonomous vessel navigation, and as shown in FIG. 2, location information acquisition step (S100), navigation route generation Step (S200), ship propulsion step (S300), maritime obstacle detection step (S400), distance calculation step between maritime obstacles (S500), safety section setting step (S600), highest safety section setting step (S700), and navigation route renewal It may consist of step (S800).

위치정보 획득 단계(S100)는 위치정보획득부(100)에 의해 수행되는 것으로 선박의 GPS좌표값을 실시간으로 수신할 수 있고 사용자의 입력에 의해 목적지의 GPS좌표값을 입력받을 수 있다. The location information acquisition step (S100) is performed by the location information acquisition unit 100, and the GPS coordinate values of the ship can be received in real time and the GPS coordinate values of the destination can be received by a user's input.

운항 경로 생성 단계(S200)는 운항경로생성부(200)에 의해 수행되는 것으로 위치정보 획득 단계(S100)에서 각각 수신 또는 입력된 선박의 GPS좌표값과 목적지의 GPS좌표값을 이용하여 선박이 목적지로 도달할 수 있도록 하는 선박의 운항 항로를 생성할 수 있다. The navigation route generation step (S200) is performed by the navigation route creation unit 200, and the ship is the destination by using the GPS coordinate values of the ship and the GPS coordinate values of the destination, respectively received or input in the location information acquisition step (S100). It is possible to create a ship's navigation route that can be reached by

선박 추진 단계(S300)는 추진동력부(300)와 추진제어부(400)에 의해 수행되는 것으로 한 쌍의 추진기를 연동 제어하여 선박이 운항 경로 생성 단계(S200)에서 생성된 운항 항로를 따라 운항하도록 선박을 추진시킬 수 있다. The ship propulsion step (S300) is performed by the propulsion power unit 300 and the propulsion control unit 400, and a pair of propellers are interlocked to control the ship to navigate along the navigation route created in the navigation route creation step (S200). can propel the ship.

해상 장애물 감지 단계(S400)는 해상장애물감지부(500)에 의해 수행되는 것으로 선박 추진 단계(S300)을 통해 선박이 운항 경로를 따라 추진하는 과정에 선박의 전방에서 기설정된 감지거리 이내에 존재하는 해상 장애물들을 감지할 수 있다. The maritime obstacle detection step (S400) is performed by the maritime obstacle detection unit 500, and the maritime obstacle present within a predetermined detection distance from the front of the ship in the process of propulsing the ship along the navigation route through the ship propulsion step (S300). Obstacles can be detected.

해상 장애물 간 거리 산출 단계(S500)에서는 선박과 해상 장애물들의 직선 거리와 함께 선박을 중심으로 하는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 사이각을 이용하여 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리를 산출할 수 있다. In the step of calculating the distance between the maritime obstacles (S500), the distance between the two maritime obstacles adjacent to each other may be calculated using the angle between the two maritime obstacles that are adjacent to each other centering on the ship together with the straight-line distance between the ship and the maritime obstacles.

안전구간 설정 단계(S600)는 안전구간설정부(600)에 의해 수행되는 것으로 해상 장애물 간 거리 산출 단계(S500)에서 산출된 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리 중에서 선박의 선체 너비보다 큰 경우 해당 해상 장애물 간의 중간지점을 안전구간으로 설정할 수 있다. The safety zone setting step (S600) is performed by the safety zone setting unit 600, and when the distance between two adjacent maritime obstacles calculated in the distance calculation step (S500) is greater than the hull width of the ship, the corresponding maritime obstacle The middle point between obstacles can be set as a safety zone.

안전구간 설정 단계(S600)에서는 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리 중에서 선박의 선체 너비와 동일하거나 그보다 작은 경우 해당 해상 장애물 간의 중간지점을 위험구간으로 설정할 수 있다. In the safety section setting step (S600), if the distance between two adjacent maritime obstacles is equal to or smaller than the hull width of the ship, an intermediate point between the maritime obstacles may be set as the danger section.

최고 안전구간 설정 단계(S700)는 안전구간설정부(600)에 의해 수행되는 것으로 안전구간 중에서 서로 인접한 두 개의 해상 장애물 간의 거리가 가장 긴 안전구간을 최고 안전구간으로 설정할 수 있다. The highest safety zone setting step (S700) is performed by the safety zone setting unit 600, and among the safety zones, a safety zone having the longest distance between two adjacent maritime obstacles may be set as the highest safety zone.

최고 안전구간 설정 단계(S700)에서는 최고 안전구간 중에서 선박의 전방으로부터 기설정된 안전거리보다 가까운 거리에 위치하는 최고 안전구간을 위험구간으로 다시 설정할 수 있다. In the highest safety zone setting step (S700), the highest safety zone located at a distance closer than a preset safety distance from the front of the ship among the highest safety zones may be set again as a danger zone.

운항 경로 갱신 단계(S800)는 운항경로갱신부(700)에 의해 수행되는 것으로 최고 안전구간 설정 단계(S700)에서 설정된 최고 안전구간이 운항 경로 생성 단계(S200)에서 설정된 선박의 운항 경로에 포함되도록 선박의 운항 경로를 갱신할 수 있다. The navigation route updating step (S800) is performed by the navigation route updating unit 700 so that the highest safety section set in the highest safety section setting step (S700) is included in the navigation route of the ship set in the navigation route creation step (S200). The ship's navigation route can be updated.

선박은 운항 경로 갱신 단계(S800)에서 갱신되는 운항 경로를 따라 운항하면 전방에서 나타나는 해상 장애물을 안전하게 회피하면서 원활하게 자율 운항할 수 있다. When the ship navigates along the navigation route updated in the navigation route updating step (S800), the ship can smoothly autonomously navigate while safely avoiding maritime obstacles appearing in front.

선박은 운항 경로 갱신 단계(S800)에서 갱신된 운항 경로를 따라 운항하는 과정에서 추진 방향이 목적지의 GPS좌표값을 향하지 않는 역방향일 경우 추진 방향이 목적지의 GPS좌표값을 향하는 정방향이 되도록 선회할 수 있다. In the course of navigating along the updated navigation route in the navigation route update step (S800), if the propulsion direction is in the reverse direction not toward the GPS coordinate values of the destination, the ship can turn so that the propulsion direction is in the forward direction toward the GPS coordinate values of the destination. there is.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above embodiment is merely an example, and other embodiments variously modified therefrom are possible to those skilled in the art.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also variously modified other embodiments according to the technical spirit of the invention described in the claims below.

100: 위치정보획득부
200: 운항경로생성부
300: 추진동력부
400: 추진제어부
500: 해상장애물감지부
600: 안전구간설정부
700: 운항경로갱신부
S100: 위치정보 획득 단계
S200: 운항 경로 생성 단계
S300: 선박 추진 단계
S400: 해상 장애물 감지 단계
S500: 해상 장애물 간 거리 산출 단계
S600: 안전구간 설정 단계
S700: 최고 안전구간 설정 단계
S800: 운항 경로 갱신 단계100: location information acquisition unit
200: flight route creation unit
300: propulsion power unit
400: propulsion control unit
500: maritime obstacle detection unit
600: safety section setting unit
700: flight route update unit
S100: location information acquisition step
S200: Operation route generation step
S300: Ship propulsion phase
S400: maritime obstacle detection step
S500: Distance calculation step between maritime obstacles
S600: Safety section setting step
S700: Step to set the highest safety section
S800: flight route update step

Claims

Location information acquisition unit for acquiring the GPS coordinates of the vessel;
a navigation route generator for generating a navigation route using the GPS coordinate values and the GPS coordinate values of the destination;
A propulsion power unit that provides propulsion power for a ship;
a propulsion control unit for controlling the propulsion power unit so that the vessel propels in a forward direction toward the GPS coordinate value of the destination and navigates along the navigation route;
While the ship is operating along the navigation route, it detects maritime obstacles in front of the ship and uses the distance between the ship and the two maritime obstacles adjacent to each other and the angle between the two maritime obstacles centered on the ship. a maritime obstacle detecting unit that calculates a distance between two adjacent maritime obstacles;
When the distance between the two adjacent maritime obstacles is greater than the width of the ship's hull, the midpoint between the corresponding maritime obstacles is set as the safety zone, and the safety zone in which the distance between the two adjacent maritime obstacles is the widest among the safety zones is the highest safety zone. Safety section setting unit to set as a section; and
Obstacle avoidance device for autonomous navigation of a ship, characterized in that consisting of; a navigation route updating unit for updating the navigation route so that the highest safety section is included in the navigation route.

Obtaining the GPS coordinate values of the ship and setting the GPS coordinate values of the destination;
generating a navigation route allowing the ship to reach the destination based on a predetermined standard navigation route using the GPS coordinate values of the ship and the GPS coordinate values of the destination;
Propelling the ship corresponding to the navigation path generated by controlling the driving of a propeller provided in the ship;
detecting maritime obstacles present within a predetermined sensing distance from the front of the ship while the ship is propulsed along the navigation route;
Calculating a distance between two maritime obstacles adjacent to each other using a distance between the ship and the two maritime obstacles adjacent to each other and an angle between the two maritime obstacles centered on the ship;
If the distance between the two adjacent maritime obstacles is greater than the width of the ship's hull, the midpoint between the two maritime obstacles is set as a safety zone, and the distance between the two adjacent maritime obstacles is equal to or less than the width of the ship's hull. setting the intermediate point between the two maritime obstacles as a danger zone;
setting a safety zone having the widest distance between the two adjacent maritime obstacles as the highest safety zone among the safety zones; and
An obstacle avoidance method for autonomous navigation of a ship, characterized in that consisting of: updating and setting the navigation route so that the highest safety section is included in the navigation route.

According to claim 2,
In the step of setting the risk zone
Obstacle avoidance method for autonomous navigation of a ship, characterized in that in the safety section, the safety section located at a distance closer than the predetermined safety distance to the ship is changed to the danger section and set.

According to claim 2,
In the step of updating and setting the flight route
In the process of propulsing the ship along the navigation route updated and changed to include the highest safety section, according to the turning angle of the ship, if the propulsion direction of the ship is in the reverse direction not toward the GPS coordinate value of the destination, the ship Obstacle avoidance method for autonomous navigation of a ship, characterized in that for controlling the driving of the propeller to turn in the forward direction toward the GPS coordinate value of the destination.