WO2014142403A1 - 해양 네비게이션시스템 - Google Patents

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WO2014142403A1
WO2014142403A1 PCT/KR2013/007515 KR2013007515W WO2014142403A1 WO 2014142403 A1 WO2014142403 A1 WO 2014142403A1 KR 2013007515 W KR2013007515 W KR 2013007515W WO 2014142403 A1 WO2014142403 A1 WO 2014142403A1
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marine
ship
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measuring
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PCT/KR2013/007515
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문병대
하태진
민병국
정희자
박정민
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(주)동하테크
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Publication date
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G3/00—Traffic control systems for marine craft

Definitions

  • the present invention relates to a marine navigation system, and more particularly, to configure a marine navigation management device to interface with a GPS receiver and various sensing devices to identify problems in a ship in real time, and to provide the marine navigation management device through a smart terminal.
  • the present invention relates to a marine navigation system that improves portability by executing state information and flight information to be executed by a marine navigation app and outputting the same to a display screen.
  • the contents of the marine guides namely the electronic charts and their operation programs, help to avoid dangerous areas such as farms, fishing nets and reefs in the middle of the sea.
  • the above-mentioned electronic chart and its operation program not only divert the dangerous area of the sea when guiding the destination of the sea so as not to be distressed and distressed in the fog area, but also provide a variety of marine information in order to service other route departures. There is a great need for a database of contents and electronic charts.
  • the first object of the present invention is to configure the marine navigation management device to interface with the GPS receiver and various sensing devices to check the problems in the ship in real time, the status information and operation information provided by the marine navigation management device through a smart terminal It is executed by the marine navigation app to output to the display screen, thereby improving portability.
  • the second object of the present invention is to analyze an image frame acquired through a camera unit for acquiring surrounding image information, recognize an object appearing around a virtual boundary line, and analyze a moving direction of the object to determine whether an abnormal situation has occurred. It is to make it possible to check the collision with the surrounding vessel or obstacles in advance.
  • the third object of the present invention is to auxiliaryly configure a magnetic compass for measuring azimuth and to obtain and display azimuth information from the magnetic compass when it cannot be received from the GPS receiver.
  • the fourth object of the present invention is to provide a seabed topographic map so that the operator can visually check the distance between the current position and the seabed topography, thereby preventing the ship from colliding with the seafloor obstacle and preventing an accident caused by a large accident. It is to make it possible.
  • the marine navigation system of the present invention includes; smart terminal for outputting on the display screen by executing the marine navigation app status information and navigation information provided from the lighting device and the marine navigation management device and the marine navigation management device.
  • the marine navigation management device can be configured to interface with the GPS receiver and various detection devices to identify problems in the ship in real time.
  • the smart terminal can be used to display the status and flight information provided by the marine navigation management device using the marine navigation app. By outputting to the screen, it improves portability and provides scalability that can be used by any smart terminal.
  • the magnetic compass by configuring the magnetic compass to measure the azimuth angle to assist in obtaining the azimuth information from the magnetic compass when it is impossible to receive from the GPS receiver, it is possible to prevent anxiety about the operation when the location tracking is impossible.
  • the operator can visually check the distance between the current position and the sea topography, thereby providing an effect that can prevent the accident caused by a large accident due to the collision of the ship with an underwater obstacle because it is not recognized. do.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a marine navigation management device of the marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of the central control means of the marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary screen output to a smart terminal of the marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • the marine navigation system of the present invention the azimuth system 200 for obtaining azimuth information; Depth meter 300 for measuring the depth; A water temperature measuring unit 400 for measuring water temperature; A speed meter 500 for measuring the speed; A wind vane 600 for measuring wind direction and wind speed; Lighting device 700; Marine navigation management device 100; And a smart terminal 1000 which executes the state information and the navigation information provided by the marine navigation management device as a marine navigation app and outputs the same on a display screen.
  • the marine navigation management device 100 The marine navigation management device 100,
  • GPS receiver 105 for receiving the ship's position information from the GPS satellites
  • Electronic chart DIV 110 including ocean background shape and text name data and route network data,
  • a key input unit 115 for generating a user operation signal to the operator to enable the selection of the guidance mode even if the driver is electronically present;
  • Lighting detection unit 125 for detecting the presence of failure of the lighting device
  • Interfacing with the azimuthometer, water depth measuring instrument, water temperature measuring instrument, speed measuring instrument, wind vane, and lighting device to receive the measurement information and provide it to the central control means, and to obtain a control signal of the equalizer or flasher from the central control means.
  • Interface unit 130 Interfacing with the azimuthometer, water depth measuring instrument, water temperature measuring instrument, speed measuring instrument, wind vane, and lighting device to receive the measurement information and provide it to the central control means, and to obtain a control signal of the equalizer or flasher from the central control means.
  • Interface unit 130 Interfacing with the azimuthometer, water depth measuring instrument, water temperature measuring instrument, speed measuring instrument, wind vane, and lighting device to receive the measurement information and provide it to the central control means, and to obtain a control signal of the equalizer or flasher from the central control means.
  • a measurement data acquisition unit 135 for acquiring measurement data from an azimuth, a water depth measuring instrument, a water temperature measuring instrument, a speed measuring instrument, and a wind vane meter interfaced by the measuring interface unit;
  • Marine meteorological information acquisition unit 140 for acquiring marine weather information with reference to the ship's position information received by the GPS receiver
  • An electronic chart reading module 151 which reads data corresponding to the electronic chart guide mode selected by the operator through the ship position information or the key input unit of the operator received by the GPS receiver from the electronic chart DB,
  • a first screen output control module 152 for executing the read data as an operating program and controlling the read data to be displayed on the screen;
  • a second screen output control module configured to acquire orientation, water depth, water temperature, speed, wind direction, and wind speed information acquired by the measurement data acquisition unit, and position-based marine weather information acquired by the marine meteorological information acquisition unit, and display them on a screen; (153),
  • Central control means (150) comprising a risk analysis module (154) for analyzing the presence or absence of accidents and accidents by acquiring the speed change and rapid stop information of the ship,
  • a ship information DB 160 for storing state information and operation information acquired by the measurement data acquisition unit.
  • ENC General Electronic Navigational Charts
  • the digital format standardizes the structural form of fish farms, fish farms, buoys, submarine cables, and dangerous goods in digital form to contain numerical data.
  • the ENC also known as an electronic navigation table, provides electronic location information during the voyage of a ship or aircraft. Refers to the navigation chart required to
  • the route network data is a seaway that is structured and edited so that ships can travel in the ocean, and a certain distance (approximately 50m or more) from the marine obstacle area so that the ship can avoid the marine obstacle areas such as farms, reefs and fishing nets. It is created by newly creating a safe area and converting it into service data by inputting the network property.
  • Depth data is basically information that is composed of database of depth information of the ocean by numerical and coordinate system, and it is divided into planar polygon data and linear polyline data to show slope relief and sea topography about the depth of the sea. It means to construct input to express and convert into service data.
  • Hazardous areas of the ocean can be classified into fishery areas such as aquaculture, fishing nets, reefs and open seas, and low sea level and inputted to warn ordinary ships to bypass marine obstacles when sailing or applied to the bypass search algorithm. So that it is divided into dangerous zone data.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • the marine navigation system includes an azimuth system 200 for obtaining azimuth information; Depth meter 300 for measuring the depth; A water temperature measuring unit 400 for measuring water temperature; A speed meter 500 for measuring the speed; A wind vane 600 for measuring wind direction and wind speed; It is configured to include; smart terminal 1000 for executing the status information and navigation information provided from the lighting device 700 and the marine navigation management device 100 and the marine navigation management device as a marine navigation app on the display screen .
  • the smart terminal provides various information related to the operation on the display screen of the smart terminal, obtained by acquiring the direction, depth, water temperature, speed, wind direction and wind speed, the presence or absence of the operation of the light from the measurement devices in the marine navigation management device. It processes the information and provides it to the smart terminal to express it on the screen.
  • FIG. 2 is a block diagram of a marine navigation management device of the marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • the marine navigation management device 100 the marine navigation management device 100
  • GPS receiver 105 for receiving the ship's position information from the GPS satellites
  • Electronic chart DIV 110 including ocean background shape and text name data and route network data,
  • a key input unit 115 for generating a user operation signal to the operator to enable the selection of the guidance mode even if the driver is electronically present;
  • Lighting detection unit 125 for detecting the presence of failure of the lighting device (illuminator or flasher),
  • Interfacing with the azimuthometer, water depth measuring instrument, water temperature measuring instrument, speed measuring instrument, wind vane, and lighting device to receive the measurement information and provide it to the central control means, and to obtain a control signal of the equalizer or flasher from the central control means.
  • Interface unit 130 Interfacing with the azimuthometer, water depth measuring instrument, water temperature measuring instrument, speed measuring instrument, wind vane, and lighting device to receive the measurement information and provide it to the central control means, and to obtain a control signal of the equalizer or flasher from the central control means.
  • Interface unit 130 Interfacing with the azimuthometer, water depth measuring instrument, water temperature measuring instrument, speed measuring instrument, wind vane, and lighting device to receive the measurement information and provide it to the central control means, and to obtain a control signal of the equalizer or flasher from the central control means.
  • a measurement data acquisition unit 135 for acquiring measurement data from an azimuth, a water depth measuring instrument, a water temperature measuring instrument, a speed measuring instrument, and a wind vane meter interfaced by the measuring interface unit;
  • Marine meteorological information acquisition unit 140 for acquiring marine weather information with reference to the ship's position information received by the GPS receiver
  • An electronic chart reading module 151 which reads data corresponding to the electronic chart guide mode selected by the operator through the ship position information or the key input unit of the operator received by the GPS receiver from the electronic chart DB,
  • a first screen output control module 152 for executing the read data as an operating program and controlling the read data to be displayed on the screen;
  • a second screen output control module configured to acquire orientation, water depth, water temperature, speed, wind direction, and wind speed information acquired by the measurement data acquisition unit, and position-based marine weather information acquired by the marine meteorological information acquisition unit, and display them on a screen; (153),
  • Central control means (150) comprising a risk analysis module (154) for analyzing the presence or absence of accidents and accidents by acquiring the speed change and rapid stop information of the ship,
  • the wind vane may be an ultrasonic wind vane based on NMEA 2000.
  • the wind speed can be obtained by the arrival time of the pulses of two pairs of transceiving ultrasonic sensors arranged in east, west and north and south.
  • the wind speed of all directions (E-> W, W-> E, S-> N, N-> S) is measured, and then the wind direction vector is extracted with four wind speeds.
  • the ultrasonic wind vane In order to access the NMEA 2000 network, the ultrasonic wind vane must respond to the address request of the NMEA 2000 network.
  • the data of the wind speed and the wind direction must include the address request PGN, request PGN, and multi packet.
  • the GPS receiver 105 receives ship position information of the operator from the GPS satellites.
  • the electronic chart DDI 110 stores and stores the background shape and text name data of the ocean and the route network data.
  • voice and sound guidance data which manages route guidance and warning sound files in general, voice and sound, icon and symbol data, and overall GUI design menu image data from the initial menu to the sub-menu, the DB manager and the electronic chart database.
  • voice and sound guidance data which manages route guidance and warning sound files in general, voice and sound, icon and symbol data, and overall GUI design menu image data from the initial menu to the sub-menu, the DB manager and the electronic chart database.
  • the route network layer, the sea depth, the fish farm, and the fishing network can be used to implement navigation course navigation and route guidance using a route network that can be carried by a general route network and general vessels, and an attribute route information network is provided.
  • a route network that can be carried by a general route network and general vessels, and an attribute route information network is provided.
  • Land area layer that detects land, and allows ships to depart, enter, or detour to determine course routes, and inland reefs and invisible rocks under the surface of the sea, ie, areas of openness, farms, fishing nets, etc.
  • Marine danger zone layer that bypasses danger zones and automatically navigates routes in advance to guide navigation, as well as lighthouses, marinas, docks, harbors, passenger ship terminals, island trip information, and fishing that help operators guide navigation.
  • An electronic chart service data format composed of a marine POI search layer such as a pointer.
  • the electronic chart divides the summary information such as the sectional distance, the required time, and the course name for each passenger ship route course in advance, In order to create a seaway that only ships can carry, a certain distance from land or island coast to ocean is organized into a safe area along with low water depth, and it is composed of structured editing and attribute information.
  • the navigation plan can be recognized through the terminal screen.
  • the background image and the route network data of the domestic coast based on the general Google or Naver open API map applied to the electronic chart DB are used.
  • the fuel amount measurement unit 120 measures the amount of fuel in the vessel and displays the current amount of fuel on the screen of the smart terminal.
  • the light detection unit detects the presence of a failure by checking the state of the lighting device, for example, the light or flasher, and outputs the current state on the screen of the smart terminal to prevent accidents when the lighting is broken during the night operation. Will be prevented.
  • the measurement interface unit 130 receives the measurement information by interfacing with the azimuth, the depth measuring instrument, the water temperature measuring instrument, the speed measuring instrument, the wind vane, and the lighting device, and provides the measured information to the central control means.
  • the control signal of the instrument is obtained.
  • the brightener or the flasher can be turned on or off in the smart terminal.
  • the NMEA 2000 network will be configured to connect GPS, depth / water temperature / speed meter and wind vane.
  • the NMEA 2000 protocol was developed in 1994 by the US NMEA, jointly developed by the US Coast Guard and Universities, the world's leading nautical communication equipment companies, and CAN solution companies.
  • the NMEA 2000 protocol is a low-cost, bi-directional, multiplexed real-time communications network that enables interconnection of ship electronics.
  • the IMO defines the NMEA 2000 protocol as a standard for instrument networks and the IEC has internationalized the NMEA 2000 protocol as 61162-3.
  • the International Organization for Standardization defines the NMEA 2000 protocol as the standard network for SOLAS vessels.
  • the NMEA 2000 protocol Compared to the existing NMEA 0183 protocol with 4,800bps or 38,400bps, the NMEA 2000 protocol maintains 250kbps, which guarantees high transmission speed, enables bi-directional multiplexing, and does not require a server for network management. There is this.
  • the measurement data acquisition unit 135 obtains the measurement data from the azimuth, the water depth measuring instrument, the water temperature measuring instrument, the speed measuring instrument, and the wind vane interface interfaced by the measurement interface unit, and provides the obtained measurement data to the central control means. Will be done.
  • the present invention configures the marine weather information acquisition unit 140, which is to obtain marine weather information with reference to the ship position information of the operator received by the GPS receiver.
  • the current wind speed, wind direction, azimuth, temperature, water temperature, altitude, coordinates, etc. are provided on the screen.However, if the operator can check the weather conditions near the ocean by referring to the ship position information, whether to operate to the desired destination? Obtaining marine weather information to provide in real time whether or not to go back.
  • the marine weather information is 3G communication in the offshore area, it will be possible to obtain the corresponding weather information from the Meteorological Administration or the Marine police Agency using it.
  • the state information and the operation information obtained by the measurement data acquisition unit is stored in the ship information DB 160 to manage.
  • FIG. 3 is a block diagram of the central control means of the marine navigation system according to an embodiment of the present invention.
  • An electronic chart reading module 151 for reading data from electronic charts from the electronic chart guide mode selected by the operator through the vessel position information or the key input unit of the operator received by the GPS receiver;
  • a first screen output control module 152 for executing the read data as an operating program and controlling the read data to be displayed on the screen;
  • a second screen output control module configured to acquire orientation, water depth, water temperature, speed, wind direction, and wind speed information acquired by the measurement data acquisition unit, and position-based marine weather information acquired by the marine meteorological information acquisition unit, and display them on a screen; (153),
  • It consists of a risk analysis module 154 to analyze the presence or absence of accidents and accidents of the ship by acquiring the speed change and sudden stop information of the ship.
  • the electronic chart reading module 151 reads the ship position information of the operator received from the GPS receiver or data matching the electronic chart guide mode selected by the operator through the key input unit, from the electronic chart DB, the current position of the operator.
  • the route network layer corresponding to the background data of the sea and the background data of the corresponding sea are read from the electronic chart DB, and the route is guided to the voice and the screen with reference to the destination designated by the operator's key input unit and the current operator's position.
  • the first screen output control module 152 executes the read data as an operating program and controls the displayed screen to be displayed on the screen.
  • the second screen output control module 153 is obtained by the azimuth, water depth, water temperature, speed, wind direction, and wind speed information obtained by the measurement data acquisition unit and the marine weather information acquisition unit.
  • the location-based marine weather information is obtained and controlled to be displayed on the screen.
  • the first screen output control module outputs the route and surrounding conditions on the screen
  • the second screen output control module outputs various measured information and acquired weather information to a predetermined area to display the current state of the ship in real time. It is for the operator to check.
  • the central control means is configured to additionally configure the hazard analysis module 154 to analyze the abnormality of the vessel and whether the accident by acquiring the shift, rapid stop information of the vessel.
  • the sudden stop is determined to be less than 5 minutes to determine the sudden stop by determining the deceleration rate per minute.
  • a camera unit 800 for acquiring surrounding image information may be further included.
  • the central control unit 150 generates a virtual boundary line in the surrounding image collected by the camera unit, the image monitoring module 155 for recognizing objects appearing around the virtual boundary line, the movement of the object recognized by the image monitoring module
  • the image analysis module 156 further recognizes whether an abnormal situation has occurred by analyzing the direction.
  • the image monitoring module 155 may generate a virtual boundary line in the image collected by the camera unit and recognize an object appearing around the virtual boundary line.
  • the virtual boundary line means an external boundary line according to the distance from the ship, and the image analysis module determines that an abnormal situation occurs when an object moves inside the virtual boundary line. It is to analyze things.
  • the central control unit displays the position of the camera unit respectively installed on the screen of the shape of the ship, and if an abnormal situation occurs, the occurrence of the abnormal situation is displayed on the corresponding camera unit and when the operator touches it, You can output the window to appear.
  • the image information acquired by each camera unit may be designated at a certain position of the main screen and displayed in the corresponding region.
  • the above information will be stored in the ship information DB, and can notify the marine rescue team of the abnormal situation so that quick follow-up can be made.
  • Magnetic compass 900 for measuring the azimuth angle may be configured to further include.
  • the central control means 150 further comprises an auxiliary azimuth angle acquisition module 157 for obtaining azimuth information from the magnetic compass when it is impossible to receive from the GPS receiver.
  • the magnetic compass is configured as a safety auxiliary means to obtain measurement data from the magnetic compass and provide the bearing information.
  • azimuth signal is the most important data in the operation of the ship, as shown in Figure 4, to designate a separate area to display the current azimuth information.
  • the central control means 150 to provide the seabed terrain data, the central control means 150, and
  • Undersea terrain reading module 158 that reads the seabed topography data matching the electronic chart guide mode selected by the operator through the ship position information or the key input unit of the operator received from the GPS receiver from the seabed terrain DB 158,
  • a third screen output control module 159 for mapping the ship position information of the operator received by the GPS receiver to the read seabed terrain data so as to be displayed on the screen.
  • the seabed terrain reading module 158 reads the seabed terrain data matching the electronic chart guide mode selected by the shipper through the ship position information or the key input unit of the operator received by the GPS receiver from the seabed terrain DB.
  • the height of the sea floor can be confirmed in real time by referring to the current location information, and the operator can check the sea floor on the guide route to the destination to recognize the collision in advance. .
  • the third screen output control module 159 controls the ship position information of the operator received by the GPS receiver to be displayed on the screen by mapping the read sea floor terrain data.
  • the operator can check the distance between the current position and the seabed topography by looking at the sea topographic map, it is possible to prevent the accident caused by a large accident due to the collision of the ship to the seafloor obstacle.
  • the marine navigation management device by configuring the marine navigation management device and interfacing with the GPS receiver and various sensing devices can check the problems in the ship in real time, and the status information and operation information provided by the marine navigation management device through the smart terminal By running it as a marine navigation app and outputting it to the display screen, it improves portability and provides scalability that can be used by any smart terminal.
  • the present invention provides an effect that the vessel can recognize the collision with the surrounding vessel or obstacles in advance by applying to the vessel-related industry.

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Abstract

본 발명은 해양 네비게이션시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양네비게이션관리장치를 구성하여 GPS 수신부와 각종 감지장치와 인터페이싱시켜 선박 내의 문제점을 실시간으로 확인할 수 있으며, 스마트단말기를 통해 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키도록 함으로써, 휴대성을 향상시키도록 하는 해양 네비게이션시스템에 관한 것이다.

Description

해양 네비게이션시스템
본 발명은 해양 네비게이션시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양네비게이션관리장치를 구성하여 GPS수신부와 각종 감지장치와 인터페이싱시켜 선박 내의 문제점을 실시간으로 확인할 수 있으며, 스마트단말기를 통해 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키도록 함으로써, 휴대성을 향상시키도록 하는 해양 네비게이션시스템에 관한 것이다.
최근 도심지와 해안 지역까지 교통 시설의 발달에 따라 생산지에서 소비자까지 전국 일일 생활권 교통 문화로 인하여 해안 연안 지역에서 도서 지역의 소비자에게 양질의 상품을 제공할 수 있다.
따라서, 부가 가치가 높은 어망 및 양식장 등의 어업과 각종 바다 레포츠 활동 인구 즉, 바다낚시 및 섬 여행 등의 해양 문화 체험을 하는 인구가 증가 됨에 따라 도서 지역의 해양 교통수단으로 여객선 또는 소형 자선(자가용 선박)을 운행하는 것이 점차 늘어나고 있는 추세이다.
이에 어업의 운영 형태와 바다 레포츠 문화의 발달에 따른 해양 교통 인구가 증가함에 따라 젊은 세대로부터 운영되고 있는 선박 운행자의 요구사항으로 다양한 해양 정보 및 컨텐츠를 포함한 전자해도 데이터베이스(DB)의 서비스가 제공될 수 있도록 단말기 및 그 운영 프로그램이 개발되어야 하는 필요성이 크게 대두되고 있다.
특히, 자선(자가용 선박) 또는 소형 선박을 이용한 해양 레포츠 활동 영역에서 해양 안내의 컨텐츠 즉 전자해도 및 그 운영 프로그램은 바다 한가운데에서 양식장, 어망, 암초 등의 위험 지역을 피할 수 있도록 하는 역할을 한다.
그리고 상기 전자해도 및 그 운영 프로그램은 안개지역에서 방향을 잃고 조난되지 않도록 해상의 목적지를 안내할 때 해상의 위험지역을 우회시켜서 안내를 하는 것뿐만 아니라 기타 항로이탈 안내 등등을 서비스하기 위하여 다양한 해양 정보 컨텐츠 및 전자해도 데이터베이스의 필요성이 크게 대두되고 있다.
순수한 종이 해도처럼 경도, 위도 좌표만 단말기의 화면에 표출시켜 선박 운행자가 눈으로 직접 확인하고 선박을 조작할 수 있도록 전자해도 데이터를 단순하게 구성시킨 수준에 그치고 있다.
또한, 종래의 해양 네비게이션의 경우에는 항상 서버를 통해서만 사용자에게 무선 통신을 이용해 선택적으로 데이터를 제공받을 수 있도록 구성시켰기 때문에 운항자와 서버 간에 통신이 단절되면 선박 위치좌표의 검출불가와 해양 전역의 항로 및 최적의 뱃길 네트워크 데이터에 의한 선박 항해 안내 서비스나 목적지까지 위험지역을 우회시켜 경로를 탐색하고 화면과 음성으로 항로 안내를 제공받을 수 없다는 문제가 있다.
또한, 소형 선박이나 일반 선박에 적용하는데 있어서 특히 소형 선박이나 일반 선박에서 운항자가 손쉽게 장착과 탈착할 수 없는 문제점이 있으며, 또한 소형 선박이나 일반 선박만이 항해할 수 있도록 선박 특성에 맞게 최적화된 뱃길 네트워크 속성을 이용한 선박 항로 탐색 및 항해 안내 정보를 제공하지 못하는 문제 등 여러 가지의 한계점들이 있다.
또한, 기존 선박 내 설치된 장비들과의 인터페이스 호환이 결여되어 있으며, 영상 시스템과의 연동이 불가능한 단점이 있었으며, 충돌 회피 및 충돌 예상 경보 시스템과의 연동이 불가능하였다.
본 발명의 제 1목적은, 해양네비게이션관리장치를 구성하여 GPS 수신부와 각종 감지장치와 인터페이싱시켜 선박 내의 문제점을 실시간으로 확인할 수 있으며, 스마트단말기를 통해 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키도록 함으로써, 휴대성을 향상시키도록 한다.
본 발명의 제 2목적은, 주변 영상 정보를 획득하는 카메라부를 통해 획득된 영상 프레임(Frame)을 분석하여 가상경계선 주변에 나타나는 물체를 인식하여 물체의 이동 방향을 분석하여 이상상황이 발생하였는지 여부를 확인할 수 있도록 하여 주변 선박이나 장애물과의 충돌을 사전에 인지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 제 3목적은, 방위각을 측정하기 위한 마그네틱콤파스를 보조적으로 구성하여 GPS 수신부로부터 수신 불가능할 경우에 마그네틱콤파스로부터 방위각 정보를 획득하여 표시해주도록 하는데 있다.
본 발명의 제 4목적은, 해저 지형도를 제공하여 현재 위치와 해저 지형 간의 간격을 운항자가 눈으로 확인할 수 있도록 함으로써, 미처 인식하지 못하여 해저 장애물에 선박이 충돌하여 대형 사고로 야기되는 사고를 방지할 수 있도록 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결수단을 제시하고자 한다.
본 발명인 해양 네비게이션시스템은, 방위각 정보를 획득하기 위한 방위계; 수심을 측정하기 위한 수심측정기; 수온을 측정하기 위한 수온측정기; 속도를 측정하기 위한 속도측정기; 풍향 및 풍속을 측정하기 위한 풍향풍속계; 조명장치와 해양네비게이션관리장치 및 상기 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키는 스마트단말기;를 포함한다.
해양네비게이션관리장치를 구성하여 GPS수신부와 각종 감지장치와 인터페이싱시켜 선박 내의 문제점을 실시간으로 확인할 수 있으며, 스마트단말기를 통해 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키도록 함으로써, 휴대성을 향상시키며, 어떠한 스마트단말기라도 사용할 수 있는 확장성을 제공하게 된다.
또한, 주변 영상 정보를 획득하는 카메라부를 통해 획득된 영상 프레임을 분석하여 가상경계선 주변에 나타나는 물체를 인식하여 물체의 이동 방향을 분석하여 이상상황이 발생하였는지 여부를 확인할 수 있도록 하여 주변 선박이나 장애물과의 충돌을 사전에 인지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 방위각을 측정하기 위한 마그네틱콤파스를 보조적으로 구성하여 GPS 수신부로부터 수신 불가능할 경우에 마그네틱콤파스로부터 방위각 정보를 획득하여 표시해주도록 함으로써, 위치 추적 불능시 운항에 대한 불안감을 예방할 수 있게 된다.
또한, 해저 지형도를 제공하여 현재 위치와 해저 지형 간의 간격을 운항자가 눈으로 확인할 수 있도록 함으로써, 미처 인식하지 못하여 해저 장애물에 선박이 충돌하여 대형 사고로 야기되는 사고를 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 해양네비게이션관리장치 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 중앙제어수단 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 스마트단말기에 출력되는 예시 화면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태는 아래와 같다.
본 발명의 해양 네비게이션시스템은, 방위각 정보를 획득하기 위한 방위계(200); 수심을 측정하기 위한 수심측정기(300); 수온을 측정하기 위한 수온측정기(400); 속도를 측정하기 위한 속도측정기(500); 풍향 및 풍속을 측정하기 위한 풍향풍속계(600); 조명장치(700); 해양네비게이션 관리장치(100); 및 상기 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키는 스마트단말기 (1000);를 포함하여 구성된다.
상기 해양네비게이션 관리장치(100)는,
GPS위성으로부터 운항자의 선박 위치 정보를 수신하는 GPS수신부(105),
해양의 배경 형상 및 주기(Text) 명칭 데이터와 항로 네트워크 데이터를 포함하여 저장하고 있는 전자해도디비(110),
운항자에게 사용자 조작신호를 발생시켜 전자해도 안내모드의 선택을 가능하게 하는 키입력부(115),
연료량을 측정하기 위한 연료량측정부(120),
조명장치의 고장 유무를 감지하기 위한 조명감지부(125),
상기 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계, 조명장치와 인터페이싱하여 측정 정보를 수신받아 중앙제어수단으로 제공하며, 중앙제어수단으로부터 등명기 혹은 섬광기의 제어 신호를 획득하기 위한 측정인터페이스부(130),
상기 측정인터페이스부에 의해 인터페이싱된 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계로부터 측정 데이터를 획득하기 위한 측정데이터획득부(135),
GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 참조하여 해양 기상 정보를 획득하기 위한 해양기상정보획득부(140),
상기 GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 데이터를 전자해도디비에서 독출하는 전자해도독출모듈(151),
독출된 데이터를 운영 프로그램으로 실행시키고 이를 화면에 표출되도록 제어하는 제1화면출력제어모듈(152),
상기 측정데이터획득부에서 획득한 방위, 수심, 수온, 속도, 풍향 및 풍속 정보와 해양기상정보획득부에 의해 획득된 위치기반 해양 기상 정보를 획득하여 화면에 표출되도록 제어하는 제2화면출력제어모듈(153),
선박의 변속, 급정거 정보를 획득하여 선박의 이상 유무와 사고 여부를 분석하는 위험유무분석모듈(154)로 구성되는 중앙제어수단(150),
상기 측정데이터획득부에 의해 획득된 상태 정보 및 운항 정보를 저장하는 선박정보디비(160)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 해결수단을 당업자가 실시할 수 있도록 첨부한 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명에서 사용되는 용어에 관하여 설명하면 다음과 같다.
일반적인 전자해도(ENC : Electronic Navigational Chart)는 국립해양조사원에서 제작하여 해양 관련 정보를 즉, 육지 및 도서지역, 등대, 선착장, 부두, 항구, 암초, 항로, 변침점, 해심도, 묘박지, 침선, 양식장, 어로구역, 부표, 해저케이블, 위험물표시 등을 디지털 형태로 구조 형식을 표준화하여 수치 데이터 내용을 담고 있는 것으로 전자 항법표 라고도 불리우는 ENC는 선박이나 항공기의 항해 중 전자적으로 위치 정보를 표시하는 데 필요한 항행 해도를 말한다.
항로 네트워크 데이터는 해양에서 선박이 다닐 수 있도록 구조화 편집 및 속성이 입력되어진 뱃길로서, 양식장, 암초, 어망 등의 해양 장애물 영역을 선박이 피해서 운항할 수 있도록 본 해양 장애물 영역에서 일정거리(대략 50m이상)를 띄어 안전 영역으로 새롭게 생성시키고 뱃길 네트워크 속성을 입력하여 서비스 데이터로 변환한 것을 말한다.
해심도 데이터는 기본적으로 해양의 깊이 정보를 수치 및 좌표 체계로 데이터베이스화하여 구성된 정보를 의미하며, 면형의 폴리곤 데이터와 선형의 폴리라인 데이터로 구분하여 바다의 깊이에 대한 경사기복 및 해심지형 등을 표현할 수 있도록 입력 구축하여 서비스 데이터로 변환한 것을 말한다.
해양의 위험지역은 양식장, 어망 등의 어업장 영역과 암초 및 여 그리고 낮은 해심도 등을 각각 분류하고 속성 입력하여 일반 선박들이 항해할 때에 해양 장애물로 우회할 수 있도록 경고하거나 또는 우회탐색 알고리즘에 적용될 수 있도록 위험 영역 데이터로 구분하는 것을 말한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 전체 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 해양 네비게이션시스템은 방위각 정보를 획득하기 위한 방위계(200); 수심을 측정하기 위한 수심측정기(300); 수온을 측정하기 위한 수온측정기(400); 속도를 측정하기 위한 속도측정기(500); 풍향 및 풍속을 측정하기 위한 풍향풍속계(600); 조명장치(700)와 해양네비게이션관리장치(100) 및 상기 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키는 스마트단말기(1000);를 포함하여 구성된다.
즉, 스마트단말기의 디스플레이 화면에 운항에 관련된 각종 정보들을 제공하게 되는데, 상기 측정장치들로부터 방위, 수심, 수온, 속도, 풍향 및 풍속, 조명의 동작 유무 등을 해양네비게이션관리장치에서 획득하여 획득된 정보들을 처리하여 스마트단말기에 제공하여 이를 화면에 표출하는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 해양네비게이션관리장치 블록도이다.
즉, 해양네비게이션관리장치(100)는,
GPS위성으로부터 운항자의 선박 위치 정보를 수신하는 GPS수신부(105),
해양의 배경 형상 및 주기(Text) 명칭 데이터와 항로 네트워크 데이터를 포함하여 저장하고 있는 전자해도디비(110),
운항자에게 사용자 조작신호를 발생시켜 전자해도 안내모드의 선택을 가능하게 하는 키입력부(115),
연료량을 측정하기 위한 연료량측정부(120),
조명장치(등명기 혹은 섬광기)의 고장 유무를 감지하기 위한 조명감지부(125),
상기 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계, 조명장치와 인터페이싱하여 측정 정보를 수신받아 중앙제어수단으로 제공하며, 중앙제어수단으로부터 등명기 혹은 섬광기의 제어 신호를 획득하기 위한 측정인터페이스부(130),
상기 측정인터페이스부에 의해 인터페이싱된 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계로부터 측정 데이터를 획득하기 위한 측정데이터획득부(135),
GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 참조하여 해양 기상 정보를 획득하기 위한 해양기상정보획득부(140),
상기 GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 데이터를 전자해도디비에서 독출하는 전자해도독출모듈(151),
독출된 데이터를 운영 프로그램으로 실행시키고 이를 화면에 표출되도록 제어하는 제1화면출력제어모듈(152),
상기 측정데이터획득부에서 획득한 방위, 수심, 수온, 속도, 풍향 및 풍속 정보와 해양기상정보획득부에 의해 획득된 위치기반 해양 기상 정보를 획득하여 화면에 표출되도록 제어하는 제2화면출력제어모듈(153),
선박의 변속, 급정거 정보를 획득하여 선박의 이상 유무와 사고 여부를 분석하는 위험유무분석모듈(154)로 구성되는 중앙제어수단(150),
상기 측정데이터획득부에 의해 획득된 상태 정보 및 운항 정보를 저장하는 선박정보디비(160)를 포함하여 구성되게 된다.
상기 풍향풍속계는 NMEA 2000 기반으로 하는 초음파 풍향 풍속계를 적용할 수 있다.
풍속은 동서 및 남북으로 배치된 두 쌍의 송수신 초음파 센서의 펄스의 도달 시간으로 구할 수 있다.
송신 센서에서 펄스를 송신하고 송신된 시간부터 TIMER를 작동시키고 수신센서에 펄스가 도착 할 때까지의 TIMER COUNT 값으로 시간을 계산한다.
사방위(E->W, W->E, S->N, N->S)의 풍속 시간을 측정한 다음 네 개의 풍속을 가지고 풍향 벡터를 추출한다.
상기 초음파 풍향풍속계는 당업자들에게 알려진 기술이므로 구체적으로 동작 원리 설명은 생략하도록 하겠다.
이때, 풍향과 풍속을 구한 후 NMEA 2000 네트워크상에 풍향과 풍속 데이터
를 전송하게 되며, NMEA 2000 네트워크에 접속하기 위해서는 초음파 풍향 풍속계는 NMEA 2000 네트워크의 주소 요청 응답하여야 한다.
그러기 위해서는 자기 주소(Source Address)를 가져야 하며 self-ID(자기선언) PGN 60928의 데이터 패킷을 포함하여야 하며, 풍속과 풍향의 데이터는 주소 요청 PGN, request PGN 및 Multi packet을 포함하여야 한다.
다음은 해양네비게이션관리장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
즉, 상기 GPS수신부(105)는 GPS위성으로부터 운항자의 선박 위치 정보를 수신하게 된다.
즉, 시각정보, 경위도 좌표 및 고도 정보, 이동방향과 속도정보 및 GPS 위성들의 배치 상태와 신호 강도를 측정하는 수신회로 및 센서로 이루어진다.
상기 전자해도디비(110)는 해양의 배경 형상 및 주기(Text) 명칭 데이터와 항로 네트워크 데이터를 포함하여 저장하고 있다.
즉, 일반적으로 음성 및 음향으로 항로 안내 및 경고음 파일들을 관리하는 음성 및 음향 안내 데이터와, 아이콘 및 심볼 데이터와, 초기 메뉴에서 서브 메뉴까지 전반적인 GUI 디자인 메뉴 이미지 데이터가전자해도 DB관리자, 전자해도 데이터베이스, 이를 실행하여 구동하기 위한 운영 실행 프로그램이 내장되어 있다.
또한, 일반적으로 항로 네트워크와 일반 선박들이 다닐 수 있는 뱃길을 생성시켜 속성 정보를 부여한 뱃길 네트워크를 이용하여 항해 코스 탐색 및 항로 안내 기능을 구현할 수 있도록 하는 항로 네트워크 레이어와, 해심도 및 양식장, 어망의 정보와 항로 등을 폴리곤 형상 및 폴리라인 형상으로 해양의 깊이 및 양식장 표시와 해양의 항로에 대한 정보를 수치지도 데이터화하여 구축한 해양 배경 형상 레이어와, 육상의 만과 반도의 연안, 각 도서지역의 섬 등의 육지를 검출하고 선박이 출항 또는 입항하거나, 우회하여 항로 코스를 결정할 수 있도록 하는 육지 영역 레이어와, 해양의 암초와 수면아래 보이지 않는 바위 즉 여의 영역, 양식장, 어망 등의 어업 영역, 묘박지, 침선 영역 등을 사전에 일정 거리에서 검출할 수 있도록 하여 선박 항해의 장애 및 위험지역을 우회시키며 항로를 미리 자동 탐색하여 항로 운행을 안내할 수 있도록 하는 해양 위험영역 레이어와, 운항자에게 항해 안내 시 도움을 주는 등대, 선착장, 부두, 항구, 여객선터미널, 섬 여행 정보, 낚시포인터 등의 해양 POI 검색 레이어 등으로 구성된 전자해도 서비스 데이터 포맷을 말한다.
여기서, 운항자가 키 입력부를 이용하여 전자해도 안내모드를 수동 또는 자동으로 선택할 수 있도록 하기 위해서 전자해도디비는 여객선 항로 코스별 구간거리, 소요시간, 코스 명칭 등의 요약 정보를 미리 DB화시키고, 소형 선박만이 다닐 수 있는 뱃길을 생성시키기 위하여 육지 또는 섬 연안에서 해양 쪽으로 일정거리를 띄어 수심이 낮은 지역과 함께 안전 영역으로 편성시켜 구조화 편집 및 속성정보로 입력되는 구조로 이루어져 있다.
또한 양식장, 암초, 어망 등의 해양 장애물들의 영역도 선박이 피해서 운항할 수 있도록 그 영역으로부터 일정거리 밖으로 사이를 띄워 뱃길 안전 영역 네트워크 DB로 구성시켜 놓고, 항로 네트워크 데이터로 사용하여 운항자가 항로 코스의 요약정보와 함께 항해 계획을 단말기 화면을 통하여 인지할 수 있도록 되어 있다.
상기한 전자해도디비가 적용된 일반적인 구글이나, 네이버의 오픈 API 지도 기반의 국내 연안의 배경 형상 및 항로 네트워크 데이터를 본 발명에서 활용하게 된다.
즉, 전자 해도의 중요한 정보(로우 데이터)를 좌표에 일치시켜 일반인들도 쉽게 볼 수 있도록 처리되어 있으며, 우리나라의 근해에서는 3G 통신이 가능하므로 이를 적극적으로 활용하게 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 연료량측정부(120)는 선박 내의 연료량을 측정하여 스마트단말기의 화면에 현재 연료량을 표시하게 된다.
또한, 상기 조명감지부는 조명장치, 예를 들어 등명기 혹은 섬광기의 상태를 체크하여 고장 유무를 감지하게 되고, 현재 상태를 스마트단말기의 화면에 출력시켜 야간 운항시 조명이 고장날 경우의 사고를 미연에 방지하게 된다.
이를 위하여 상기 측정인터페이스부(130)는 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계, 조명장치와 인터페이싱하여 측정 정보를 수신받아 중앙제어수단으로 제공하며, 중앙제어수단으로부터 등명기 혹은 섬광기의 제어 신호를 획득하게 된다.
상기 등명기 혹은 섬광기의 제어 신호에 따라 등명기 혹은 섬광기를 스마트단말기에서 온시키거나 오프시킬 수 있게 된다.
예를 들어, NMEA 2000 네트워크를 구성하여 GPS, 수심/수온/속도 측정기, 풍향풍속계를 연결하게 된다.
구체적으로 FPGA의 CAN 포트를 통해 NMEA 2000에 연결하고 UART 포트를 통해 NMEA0183에 연결한다.
즉, FPGA에서 발생한 연료탱크 데이터와 엔진 데이터뿐만 아니라 NMEA 2000 네트워크에 연결된 측정기들의 정보를 획득할 수 있게 된다.
상기한 NMEA 2000 프로토콜은 1994년부터 미국의 NMEA의 주도로 미국의 해양 경찰청(Coast Guard) 및 대학, 전 세계 유명 항해 통신 장비 업체, CAN 솔루션 업체들이 공동으로 개발하기 시작하였다.
2001년 9월에 최초로 그 규격이 완성된 NMEA 2000 프로토콜은 선박용 전자 장치들의 상호 연결할 수 있는 저가격, 양방향 다중 송수신이 가능한 실시간 통신 네트워크이다.
IMO에서 NMEA 2000 프로토콜을 인스트루먼트 네트워크의 표준으로 정의하고 있고 IEC에서는 61162-3으로써 NMEA 2000 프로토콜을 국제 표준화하였다.
ISO(International Organization for Standardization)에서는 SOLAS 선박의 표준네트워크로 NMEA 2000 프로토콜을 정의하고 있다.
전송속도가 4,800bps나 38,400bps인 기존의 NMEA 0183 프로토콜에 비해 NMEA 2000 프로토콜은 250kbps를 유지하기 때문에 높은 전송속도를 보장하며 양방향 다중 송수신이 가능하고 네트워크 관리를 위하여 서버가 별도로 필요하지 않은 등 많은 이점이 있다.
또한 정상적으로 작동하는 네트워크에 연결되어 있다면 일부 장비가 고장이 나도 전체 네트워크에 영향을 주지 않는다.
이런 특징 때문에 많은 선박 기자재 분야에서 NMEA 2000 프로토콜을 채택하고 이를 이용한 제품이 상용화되고 있으며, 본 발명에서도 측정 데이터의 인터페이스를 위하여 적용하게 된 것이다.
이때, 상기 측정데이터획득부(135)는 측정인터페이스부에 의해 인터페이싱된 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계로부터 측정 데이터를 획득하게 되며, 획득된 측정 데이터를 중앙제어수단으로 제공하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 해양기상정보획득부(140)를 구성하는데, 이는 GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 참조하여 해양 기상 정보를 획득하기 위한 것이다.
즉, 현재 풍속, 풍향, 방위, 온도, 수온, 고도, 좌표 등을 화면에 제공하고 있으나, 운항자가 선박 위치 정보를 참조하여 인근 해양 부근의 기상 상태를 확인할 수 있어야 원하는 목적지까지 운항을 수행할 것인지 아니면 다시 돌아갈 것인지를 실시간으로 제공하기 위하여 해양 기상 정보를 획득하는 것이다.
상기 해양 기상 정보는 근해 지역일 경우에는 3G 통신이 가능하므로 이를 이용하여 기상청이나 해양 경찰청으로부터 해당 기상 정보들을 획득할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 측정데이터획득부에 의해 획득된 상태 정보 및 운항 정보를 선박정보디비(160)에 저장하여 관리하게 된다.
이는 긴급 상황 발생시 근거 자료로 활용하기 위하여 구성하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 중앙제어수단 블록도이다.
즉, 중앙제어수단(150)은,
GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 데이터를 전자해도디비에서 독출하는 전자해도독출모듈(151),
독출된 데이터를 운영 프로그램으로 실행시키고 이를 화면에 표출되도록 제어하는 제1화면출력제어모듈(152),
상기 측정데이터획득부에서 획득한 방위, 수심, 수온, 속도, 풍향 및 풍속 정보와 해양기상정보획득부에 의해 획득된 위치기반 해양 기상 정보를 획득하여 화면에 표출되도록 제어하는 제2화면출력제어모듈(153),
선박의 변속, 급정거 정보를 획득하여 선박의 이상 유무와 사고 여부를 분석하는 위험유무분석모듈(154)로 구성된다.
상기 전자해도독출모듈(151)는 GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 데이터를 전자해도디비에서 독출하게되는데, 운항자의 현재 위치에 해당하는 항로 네트워크 레이어 및 해당 해양의 배경 데이터를 전자해도디비로부터 독출하고, 운항자의 키입력부에 의해 지정된 목적지와 현재 운항자의 위치를 참조하여 음성 및 화면으로 항로를 안내하게 된다.
이때, 상기 제1화면출력제어모듈(152)은 독출된 데이터를 운영 프로그램으로 실행시키고 이를 화면에 표출되도록 제어하게 된다.
또한, 상기 제2화면출력제어모듈(153)은 도 4에 도시한 바와 같이, 측정데이터획득부에서 획득한 방위, 수심, 수온, 속도, 풍향 및 풍속 정보와 해양기상정보획득부에 의해 획득된 위치기반 해양 기상 정보를 획득하여 화면에 표출되도록 제어하게 된다.
즉, 제1화면출력제어모듈은 항로 및 주변 상황 등을 화면에 출력하는 것이며, 제2화면출력제어모듈은 각종 측정된 정보와 획득된 기상 정보를 정해진 영역에 출력시켜 선박의 현재 상태를 실시간으로 운항자가 확인할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 상기 중앙제어수단은 선박의 변속, 급정거 정보를 획득하여 선박의 이상 유무와 사고 여부를 분석하는 위험유무분석모듈(154)를 추가적으로 구성하게 된다.
즉, 선박의 변침 빈도, 변속, 급정거 등의 데이터를 분석하여 선박의 이상 유무와 사고 여부를 분석하게 되는 것이다.
예를 들어, 일반적으로 갈지자 운행 또는 지그재그 운행을 판단하게 되며, 급감속 및 증속 여부의 판단은 일정시간 간격 동안 각 항적 구간별로 속도차를 합산하여 항적 구간 별 평균 속도가 급작스럽게 떨어지면 급감속이라 판단하며, 급정지는 일정 계산 시간 간격을 5분 미만으로 하여 분당 감속률를 판단하여 급정지를 판단하게 된다.
상기한 변속 및 급정거는 판단하는 기술은 당업자들에게 알려진 기술이므로 상기한 정도의 설명만으로도 충분히 이해할 수 있을 것이다.
또한, 추가적으로 도 4에 도시한 바와 같이, 주변 영상 정보를 획득하기 위한 카메라부(800);를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이때, 상기 중앙제어수단(150)은 카메라부에 의해 수집된 주변 영상에 가상경계선을 생성하고, 가상경계선 주변에 나타나는 물체를 인식하는 영상감시모듈(155), 영상감시모듈에서 인식된 물체의 이동 방향을 분석하여 이상상황이 발생하였는지 여부를 인식하는 영상분석모듈(156)을 더 포함하여 구성하게 된다.
즉, 영상감시모듈(155)은 카메라부에 의해 수집된 영상에 가상경계선을 생성하고, 가상경계선 주변에 나타나는 물체를 인식할 수 있다.
이때, 가상경계선은 선박과의 거리에 따라 외부경계선을 의미하며, 영상분석모듈은 물체가 가상경계선의 내부로 이동하는 경우에 이상 상황 발생으로 판단하게 되는데, 해당 선박으로 타 선박이나 장애물이 접근하는 것을 분석하기 위한 것이다.
이때, 중앙제어수단에서는 선박의 형태를 그린 화면에 각각 설치된 카메라부의 위치를 표시하게 되며, 이상 상황이 발생할 경우, 해당 카메라부에 이상 상황 발생을 표시하게 되고 이를 운항자가 터치하게 되면 해당하는 화면의 창이 나타나도록 출력할 수 있다.
그리고, 도 4와 같이, 각각의 카메라부에 의해 획득된 영상 정보들을 메인 화면의 어느 위치에 영역을 지정하여 해당 영역에 표시할 수도 있다.
상기한 정보들은 선박정보디비에 저장되게 되며, 해양구조대에 이상 상황을 알려 신속한 후속 조치가 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 추가적으로 본 발명의 시스템은,
방위각을 측정하기 위한 마그네틱콤파스(900);를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이때, 상기 중앙제어수단(150)은 GPS수신부로부터 수신 불가능할 경우에 마그네틱콤파스로부터 방위각 정보를 획득하기 위한 보조방위각획득모듈(157)을 더 포함하여 구성하게 된다.
즉, 안전보조수단으로 마그네틱콤파스를 구성하여 이로부터 측정 데이터를 획득하여 방위 정보를 제공하게 된다.
GPS수신부로부터 수신 불가능할 경우에 현재 좌표를 추적하기 불가능하게 되므로 운항자는 당황할 수밖에 없다.
따라서, 안전 보조수단으로 구성하게 되는 것이며, 오직 방위각 정보로만 표현된다.
이는 선박의 운항에서는 방위 신호가 가장 중요한 데이터이기 때문에 도 4에 도시한 바와 같이, 별도의 영역을 지정하여 현재 방위각 정보를 표시하게 되는 것이다.
그리고, 추가적인 구성으로 해양네비게이션관리장치(100)는,
해저 지형 데이터를 저장하고 있는 해저지형디비(170)를 더 포함하여 구성하게 된다.
즉, 해저 지형 데이터를 제공하게 되는데, 이때 중앙제어수단(150)은,
GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 해저 지형 데이터를 해저지형디비에서 독출하는 해저지형독출모듈(158),
GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 상기 독출된 해저 지형 데이터에 매핑시켜 화면에 표출되도록 제어하는 제3화면출력제어모듈(159)을 더 포함하여 구성하게 된다.
구체적으로, 해저지형독출모듈(158)은 GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 해저 지형 데이터를 해저지형디비에서 독출하게 된다.
즉, 현재 위치 정보를 참조하여 해저면의 높이를 실시간으로 그래픽으로 확인할 수 있게 되며, 목적지까지의 안내 경로 상의 해저면도 화면을 통해 운항자가 확인할 수 있게 되어 혹시 모를 충돌을 사전에 인지할 수 있게 된다.
이를 위하여 제3화면출력제어모듈(159)은 GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 상기 독출된 해저 지형 데이터에 매핑시켜 화면에 표출되도록 제어하게 되는 것이다.
따라서, 해저 지형도를 보고 현재 위치와 해저 지형 간의 간격을 운항자가 확인할 수 있도록 함으로써, 미처 인식하지 못하여 해저 장애물에 선박이 충돌하여 대형 사고로 야기되는 사고를 방지할 수 있게 된다.
결국, 본 발명에 의하면, 해양네비게이션관리장치를 구성하여 GPS수신부와 각종 감지장치와 인터페이싱시켜 선박 내의 문제점을 실시간으로 확인할 수 있으며, 스마트단말기를 통해 해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키도록 함으로써, 휴대성을 향상시키며, 어떠한 스마트단말기라도 사용할 수 있는 확장성을 제공하게 된다.
또한, 주변 영상 정보를 획득하는 카메라부를 통해 획득된 영상 프레임을 분석하여 가상경계선 주변에 나타나는 물체를 인식하여 물체의 이동 방향을 분석하여 이상상황이 발생하였는지 여부를 확인할 수 있도록 하여 주변 선박이나 장애물과의 충돌을 사전에 인지할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 실시예에 한하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서는 얼마든지 다양하게 실시할 수 있으며, 그 내용이 본 발명의 권리에 포함되는 것은 당연하다 할 것이다.
본 발명은 선박관련 산업에 적용함으로써, 선박이 주변 선박이나 장애물과의 충돌을 사전에 인지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

  1. 방위각 정보를 획득하기 위한 방위계(200);
    수심을 측정하기 위한 수심측정기(300);
    수온을 측정하기 위한 수온측정기(400);
    속도를 측정하기 위한 속도측정기(500);
    풍향 및 풍속을 측정하기 위한 풍향풍속계(600);
    조명장치(700);
    해양네비게이션관리장치(100);
    상기 해양네비게이션관리장치(100)에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키는 스마트단말기 (1000);를 포함하되,
    상기 해양네비게이션관리장치(100)는,
    GPS위성으로부터 운항자의 선박 위치 정보를 수신하는 GPS수신부(105),
    해양의 배경 형상 및 주기(Text) 명칭 데이터와 항로 네트워크 데이터를 포함하여 저장하고 있는 전자해도디비(110),
    운항자에게 사용자 조작신호를 발생시켜 전자해도 안내모드의 선택을 가능하게 하는 키입력부(115),
    연료량을 측정하기 위한 연료량측정부(120),
    조명장치의 고장 유무를 감지하기 위한 조명감지부(125),
    상기 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계, 조명장치와 인터페이싱하여 측정 정보를 수신받아 중앙제어수단으로 제공하며, 중앙제어수단으로부터 등명기 혹은 섬광기의 제어 신호를 획득하기 위한 측정인터페이스부(130),
    상기 측정인터페이스부에 의해 인터페이싱된 방위계, 수심측정기, 수온측정기, 속도측정기, 풍향풍속계로부터 측정 데이터를 획득하기 위한 측정데이터획득부(135),
    GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 참조하여 해양 기상 정보를 획득하기 위한 해양기상정보획득부(140),
    상기 GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 데이터를 전자해도디비에서 독출하는 전자해도독출모듈(151),
    독출된 데이터를 운영 프로그램으로 실행시키고 이를 화면에 표출되도록 제어하는 제1화면출력제어모듈(152),
    상기 측정데이터획득부에서 획득한 방위, 수심, 수온, 속도, 풍향 및 풍속 정보와 해양기상정보획득부에 의해 획득된 위치기반 해양 기상 정보를 획득하여 화면에 표출되도록 제어하는 제2화면출력제어모듈(153),
    선박의 변속, 급정거 정보를 획득하여 선박의 이상 유무와 사고 여부를 분석하는 위험유무분석모듈(154)로 구성되는 중앙제어수단(150),
    상기 측정데이터획득부에 의해 획득된 상태 정보 및 운항 정보를 저장하는 선박정보디비(160)를 포함하여 구성되는,
    해양 네비게이션시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    주변 영상 정보를 획득하기 위한 카메라부(800);를 더 포함하되,
    상기 중앙제어수단(150)은,
    카메라부에 의해 수집된 주변 영상에 가상경계선을 생성하고, 가상경계선 주변에 나타나는 물체를 인식하는 영상감시모듈(155),
    상기 영상감시모듈에서 인식된 물체의 이동 방향을 분석하여 이상상황이 발생하였는지 여부를 인식하는 영상분석모듈(156)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 네비게이션시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    방위각을 측정하기 위한 마그네틱콤파스(900);를 더 포함하되,
    상기 중앙제어수단(150)은,
    GPS 수신부로부터 수신 불가능할 경우에 마그네틱콤파스로부터 방위각 정보를 획득하기 위한 보조방위각획득모듈(157)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 네비게이션시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    해양네비게이션관리장치(100)는,
    해저 지형 데이터를 저장하고 있는 해저지형디비(170)를 더 포함하되,
    상기 중앙제어수단(150)은,
    GPS수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보 또는 키입력부를 통해서 운항자에 의해 선택된 전자해도 안내모드와 매칭되는 해저 지형 데이터를 해저지형디비에서 독출하는 해저지형독출모듈(158),
    GPS 수신부에서 수신한 운항자의 선박 위치 정보를 상기 독출된 해저 지형 데이터에 매핑시켜 화면에 표출되도록 제어하는 제3화면출력제어모듈(159)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 네비게이션시스템.
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