WO2018026095A1 - 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템 - Google Patents

시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템 Download PDF

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WO2018026095A1
WO2018026095A1 PCT/KR2017/005698 KR2017005698W WO2018026095A1 WO 2018026095 A1 WO2018026095 A1 WO 2018026095A1 KR 2017005698 W KR2017005698 W KR 2017005698W WO 2018026095 A1 WO2018026095 A1 WO 2018026095A1
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WO
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ship
collision
ships
time series
control system
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/005698
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English (en)
French (fr)
Inventor
박진형
강국진
김홍태
이한진
조득재
장준혁
정진기
Original Assignee
한국해양과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국해양과학기술원 filed Critical 한국해양과학기술원
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G3/00—Traffic control systems for marine craft
    • G08G3/02—Anti-collision systems

Definitions

  • the present invention relates to a collision avoidance system and method of a ship for preventing a collision between ships or a collision between a ship and an obstacle, and more specifically, whether a collision between multiple ships or a collision between multiple ships and multiple fixed obstacles.
  • VTS Vessel Traffic Service
  • Time-series graphs show changes in relative distance over obstacles, such as each ship and bridge in the control area, through time series graphs to quickly identify the location of ships and obstacles, the time of travel, and whether or not to navigate.
  • VTS Vessel Traffic Service
  • the present invention in order to solve the problem of the prior art VTS, which had a difficulty in rapidly increasing the complexity of the work as the number of ships to be controlled as described above, the current position of the obstacle such as a ship or bridge Calculate the change in relative distance with time for each ship and obstacle based on the speed and the moving speed and display it in time series graph.In this case, the lower limit of the margin for each ship and the lower limit of the margin are normalized.
  • the time-series graph of the distance change over time it is possible to determine whether there is a collision risk by referring to only one (or a maximum of several) baselines on the time axis and the distance axis, so the number of vessels to be controlled increases. Even though the complexity of the collision determination task does not increase, the collision between multiple ships using time series graphic display It relates to the avoidance control system.
  • VTS Vessel Traffic Service
  • EEC electronic navigation chart
  • This electronic chart is produced in accordance with the Digital Hydrographic Data Exchange Standard (S-57) established by the International Hydrographic Organization (IHO), and thus transmits the data produced in accordance with S-57 to different heterogeneous computers. It is configured to transmit according to the ISO / IEC 8211 protocol.
  • an electronic chart display system mounted on a large ship can use the electronic chart as it is, but a simple electronic chart system (ECS), a ship automatic tracking device (ATA), and a GPS plotter mounted on a small- and medium-sized ship.
  • ECS electronic chart display system
  • ATA ship automatic tracking device
  • GPS plotter mounted on a small- and medium-sized ship.
  • the electronic chart database is optimized for each purpose.
  • VTS ships and control systems
  • the data of the electronic chart A separate storage step of the electronic chart file which is stored separately in a memory for each record; Optimizing Data Set Descriptive Records (DDRs) that describe data structures and definitions of data stored on memory; Optimizing a meta record indicating general information of the data, general information about the data structure, and parameter information necessary for data interpretation; A step of optimizing a record reader and a directory including information such as a method and a size of reading the contents included in each field of the electronic chart; A Feature Object Identifier (FOID) optimization step of Feature Record, which is a field for having a globally unique identifier for the object represented by the record; Optimized simple equipment that can be installed and used in tracking devices such as small and medium-sized ships, navigation systems, track recorders, and mobile navigation equipment by performing the optimization steps of the Vector Record Attribute Field
  • the electronic chart information, charity and other ships Input unit for receiving the flight information and the charity plan route of the;
  • a calculation unit configured to generate a rectangular unit route in the navigable route according to the electronic chart information, operation information, and the charity plan route inputted to the input unit, and calculate a voyage route in the rectangular unit route;
  • a display unit for displaying the route to be calculated by the calculation unit on the electronic chart, when the vessel has a risk of collision with the shoreline, route invasion, or collision with other ships at the navigable route near the coast.
  • a ship navigation route support system has been proposed in the navigable route using the rectangular unit route generation technique that is configured to search the route within the route.
  • GUI graphical user interface
  • the prior art electronic chart display system (ECDIS) and navigation systems using the same are based on values of various navigation information such as information on a route or surrounding area and distance from other ships. It is simply a method of arranging on the electronic chart, and because the screen configuration is complicated and it is difficult to identify the change trend over time, it is not easy for the navigator to quickly and accurately recognize only the desired information through these screens. There was a downside.
  • VTS maritime traffic control system
  • VTS maritime traffic control system
  • a time series graph displays a relative distance change over time for obstacles such as each ship and a bridge in voyage. And the location of the obstacles, the time of travel, and whether or not to evacuate at a glance can help to determine the situation quickly, and the complexity of the collision determination task does not increase even if the number of vessels to be controlled is increased.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and therefore the object of the present invention is to determine whether the possibility of collision between multiple ships or the possibility of collision between multiple ships and multiple fixed obstacles, and to take preventive measures
  • VTS maritime traffic control systems
  • the object of the present invention is to determine whether the possibility of collision between multiple ships or the possibility of collision between multiple ships and multiple fixed obstacles, and to take preventive measures
  • VTS maritime traffic control systems
  • the time series is configured to help you quickly and accurately determine the location of the ship and obstacles in voyage, the time of travel and whether or not to evacuate at a glance. Avoiding collisions between multiple ships using graphical display It intended to provide a second system.
  • Another object of the present invention in order to solve the problem of the prior art VTS, which had a difficulty in increasing the complexity of the work performance as the number of vessels to be controlled as described above increases, it is necessary to provide a margin for each vessel.
  • the lower limit value for the time limit and the lower limit value for the spare time are normalized to show the time-series graph of the distance change according to the flow of time between each ship, so that only one (or a maximum of several) reference lines on the time axis and the distance axis can be referred to. Since it is possible to determine whether or not the number of vessels to be controlled is increased, it is intended to provide a collision avoidance control system between multiple ships using a time series graphic display configured so that the complexity of the collision determination task is not increased.
  • VTS Vessel Traffic Service
  • a control information providing unit configured to perform a process of representing a change in relative distance over time and a risk of collision for each ship and the obstacle based on a current position and a moving speed of the ship and the obstacle in a time series
  • a display for displaying information generated through the control information providing unit
  • a communication unit for transmitting navigation information and notification to each ship based on the information provided by the control information providing unit, and performing communication with external devices and other ships
  • a control unit for controlling the overall operation and function of the control system, so that the relative distance change and collision risk with respect to each ship and obstacles sailing in the control area can be easily identified at a glance.
  • the control information providing unit t is the time, d is the distance, t s is the safe time for the collision set in advance for each ship, d s is a safe distance for the collision set in advance for each ship, control
  • X and Y axes generate coordinate planes representing collision safety or collision risk over time and distance, respectively, and receive Vessel Automatic Identification System (AIS) information.
  • AIS Vessel Automatic Identification System
  • the control information providing unit may receive values of the safety distance d s and the safety time t s from the outside, or the safety distance d s and the safety time t s for each ship. ) Is stored in the form of a database.
  • control information providing unit the time (t) and the safety time (t s ) and the distance (d) and the safety distance (d s ) from the origin (0, 0) when the time series graph is created
  • the control system that must control the vessel at the same time is characterized in that it is configured to quickly and easily grasp the risk of collision between multiple vessels at a glance and to perform the appropriate treatment.
  • control information providing unit is configured to divide the collision risk zone into a plurality of sections according to the collision risk and to perform a process represented by a separate color, so that it is easy to respond to the change in the collision risk. do.
  • control information providing unit displays and displays a change in relative distance over time with respect to each ship and obstacles as a time series graph, and at the same time, the relative azimuth, advancing direction, close distance, It is characterized in that it is configured to perform a process of displaying together navigation information including a proximity time.
  • control information providing unit for displaying the change of the relative distance with the time and the navigation information for each ship and obstacles, and simultaneously displays the left and right positional relationship between each ship using the radar information
  • the treatment is configured to be performed, so that the vessel capable of easily identifying the ship is required to be identified.
  • control system if it is determined that there is a risk of collision with a particular ship or obstacle, characterized in that configured to perform the process of notifying the ship to the vessel through the control unit and the communication unit automatically.
  • control system if the number of ships or obstacles to be displayed exceeds a predetermined predetermined range, selectively displaying only a graph for the ships or obstacles corresponding to the criteria based on a predetermined criterion, or Since the time series graph is configured to be enlarged and reduced, it is configured to increase readability.
  • control system the change of the relative distance over time and the navigation information for each ship and obstacles are displayed, and when a particular ship on the electronic chart is selected, the color of the time series graph associated with the ship changes Or it is configured to blink, so that the identification is configured to facilitate.
  • control system is configured to change or blink the color of the graph when one of the graphs of the entire time series is selected, so that the pair of vessels or the pair of vessels and obstacles represented by the corresponding relationship in the graph on the electronic chart It is characterized in that it is configured to be easily identified.
  • control system further comprises an input unit for inputting navigation information including routes and speeds for a plurality of ships, wherein the control information providing unit is configured according to the navigation information input through the input unit, respectively. It is configured to perform the process of creating the time series graph and displaying through the display by reconstructing the relative positional relationship and the possibility of collision for the ships and obstacles of the, so that the simulation of maritime traffic control is possible. .
  • control system is configured by installing a dedicated program or processing module configured to create and display the time series graph in the existing control system, so that it can be easily implemented at low cost without the need for configuring additional hardware. It is characterized in that the configuration.
  • the multiple ship collision avoidance control method configured to solve the problems of the conventional maritime traffic control systems (VTS), the collision between ships using the multiple ship collision avoidance control system using the time series graphic display described above.
  • VTS maritime traffic control systems
  • a time series graphic display configured to display, through a time series graph, a relative distance change over time for obstacles such as each ship and bridge sailing in the control area.
  • various navigation information is simply listed on the electronic chart so that the screen configuration is complicated, and only the desired information can be easily and quickly identified at a glance.
  • the time change and the time axis are represented by a time series graph indicating the distance change according to the flow of time between the vessels.
  • the collision avoidance control system between multiple ships is provided by using a time series graphic display configured to determine whether there is a collision risk by referring to only one (or a maximum of several) baselines in each.
  • VTS maritime traffic control systems
  • FIG. 1 is a view schematically showing an example of a time series interface display screen for avoiding a collision of a ship presented by the present inventors.
  • FIG. 2 is a view schematically showing an example of a time series graph prepared by the time series interface display method for avoiding collision of a ship presented by the present inventors.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a time series graph created by a time series interface display method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view schematically showing the overall configuration of a multi-ship collision avoidance control system using a time series graphical display according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a collision avoidance control system between multiple ships using a time series graphic display configured to easily identify at a glance the position of the vessel and obstacles in operation, the time of travel, and whether or not the port of voyage can be used to assist in quick and accurate situation determination. .
  • the present invention in order to solve the problem of the prior art VTS, which had a difficulty in rapidly increasing the complexity of the work performance as the number of vessels to be controlled increases, the lower limit of the margin for each vessel
  • the distance change according to the flow of time between each ship is represented as a time series graph, and only one (or a maximum of several) baselines are referred to the time axis and the distance axis to determine whether there is a collision risk.
  • it is to provide a collision avoidance control system between multiple ships using a time series graphic display configured so that the complexity of the collision determination task does not increase even if the number of vessels to be controlled increases.
  • ECDIS electronic chart display systems
  • the display screen of the existing electronic chart display system (ECDIS) and navigation systems using the same is displayed with various information superimposed on one screen. It is difficult to check, and therefore, there is a problem that is not helpful when prompt and accurate judgment is required, such as identifying a ship approaching at a close distance and determining a route to avoid a collision. Was.
  • ECDIS electronic chart display system
  • FIG. 1 schematically illustrates a display example of a time series interface display screen for avoiding collision of a ship presented by the present inventors.
  • the method of displaying a time series interface for collision avoidance of a ship presented by the present inventors is within a certain range, for example, on a two-dimensional plane in which the X axis is time and the Y axis corresponds to distance. It may be configured to display in the form of a graph a change in relative distance with the vessel and obstacles sailing in the vicinity of.
  • the value of the X axis corresponds to the time t
  • the value of the Y axis represents the value corresponding to the distance d, respectively. It can be said that it represents the change of relative distance over time with respect to ships and obstacles.
  • the position and speed at the present time of the ship or obstacle provided by the ECDIS and radar system are utilized. Can be.
  • the current position of the ship is P own (0)
  • the current position of the other ship or the obstacle is P target (0)
  • the current speed of the ship is V
  • the relative position P (t) of the own ship and the other ship or the obstacle after t seconds can be obtained as shown in Equation 1 below.
  • Equation 2 the relative distance
  • the relative ship's relative to its ship at its closest and nearest point as shown in FIG.
  • information such as azimuth, direction of travel, proximity distance, and proximity time, and displaying a collision limit line indicating a threshold that needs to be avoided, it is easy to grasp the collision and danger of each ship and obstacle at a glance. have.
  • the left and right positional relationship between the vessels is represented by a table of letters L and R, and a counterpoint of 12 hours, but is not necessarily limited to this case, that is, the respective vessels
  • the left-right positional relationship display between them can be variously configured as needed, for example, it may be represented using a color of a graph, a character, a symbol, or the like.
  • such a series of processes for determining whether or not there is a collision and informing a ship having a duty to respond may be configured to be automatically performed by the ship collision avoidance guide system.
  • the case of the ship 1 crosses before the case of the ship 2, and should be avoided first.
  • the ship 1 since the ship 1 is located on the left side, the ship 1 becomes a ship with a duty to do so.
  • the evacuation is to be made by the first side, and for this purpose, a signal is sent to the first side of the ship.
  • the present invention has been described taking the case where the intersection and the evacuation information is provided for a total of three vessels for the sake of simplicity, but in general, more ships are provided in the vicinity. Since there will be obstacles, if many ships or obstacles are displayed on one screen in this way, there is a possibility that the readability may be hindered and the situation situation may be interrupted.
  • the criteria are based on predetermined criteria, such as the order in which collisions occur most quickly or the order in which the risk of collision is high. It can be configured to selectively read only ships or obstacles, or to increase readability by expanding and contracting the graph.
  • the relative distance change over time for each ship and obstacles sailing within a certain range is shown through a time series graph, wherein in the case of a ship, the left and right position relationship of each ship is displayed together.
  • This allows the user to easily identify the location of the ships and obstacles in close proximity, the time of travel and whether they are to be evacuated at a glance, and to assist in quick and accurate situation determination.
  • the collision between the ships and the collision between the ship and the obstacle can be effectively prevented.
  • the above-mentioned notification of the shelter in addition to simply notifying the voyage only to the ship of the side which is obliged to navigate, by monitoring the progress of the shelter on both sides by informing that both sides with the obligation to do May be configured to more effectively prevent collisions.
  • the above method which represents the interaction relationship between the other vessel except one in the one vessel, which is suitable for the navigation guidance system, etc. mounted on the individual vessel, and simultaneously determine whether there is a collision with a plurality of vessels There was a difficult part of the control system that needed to take appropriate measures.
  • VTS Vessel Traffic Service
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a time series graph created by the time series interface display method for avoiding collision of a ship presented by the present inventors.
  • the time series graph represents the interrelationship with N-1 ships excluding own ships, and assuming that there are a total of N ships in the range, up to N-1 graphs can be generated.
  • the navigator or system user uses the marginal distance lower limit (d s1 , d s2 , d s3 ) and the marginal time lower limit (t s1 ) to be used for judging a collision risk in consideration of the movement performance of the ship and his own shipbuilding habits.
  • t s2 , t s3 can be easily identified by setting one or a few in consideration of the level of danger.
  • N-1 ships other than the ships are required.
  • the graph shows the relationship and the controller or the system user selects one lower limit (ds) and one lower limit (ts) for the risk of collision considering the kinetic performance of the vessel and his / her shipbuilding habit.
  • N (N-1) graphs are generated for N ships even if the risk level is set in consideration of the risk level, and the lower limit value (d s ) and the lower limit time for each ship considering the movement performance. (t s) is generated because each N by one, is difficult to to a system user or controller easily determine the possibility of collision between multiple vessels at a glance whether or not occur It is good.
  • the present inventors in consideration of the above-described point, as described below, when creating a time series graph using the distance change according to the passage of time between each ship and the marginal distance lower limit (d s ) for each ship and By normalizing to the lower time limit value t s , it is possible to determine whether there is a collision risk by referring to only one (or a maximum of several) reference lines on the time axis and the distance axis, respectively.
  • a collision avoidance control system between multiple ships is proposed using a time series graphic display, which is designed not to increase the complexity of collision determination.
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of a time series graph created by the time series interface display method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • t s is a safe time for collisions preset for each ship
  • d s is a safe distance for collisions preset for each ship.
  • the value of these ts, s d may be configured to input or for each of the vessel, preferably, it is pre-stored in database form.
  • t s and d s values selected for each vessel to be controlled normalize the t s and d s values selected for each vessel to be controlled, and set the value of the X-axis coordinate to t / t s and the value of the Y-axis coordinate to d / s.
  • AIS Automatic Identification System
  • the distance change between ships with time is displayed as a graph.
  • the actual time and distance at the origin (0, 0) are the safety time and the safety distance.
  • the system user or controller may be configured to facilitate the response to the change in the severity of the collision risk.
  • the X and Y axes define coordinate planes representing the collision safety over time and distance, respectively.
  • the change of distance between ships over time is displayed in a graph, and the collision risk from the origin (0, 0) to the point ( ⁇ t , ⁇ d ) where actual time and distance coincides with safety time and safety distance
  • the present invention has been described as an example in which there are only graphs for two pairs of vessels for the purpose of explanation, but the present invention is not limited thereto.
  • the present invention can be modified and applied as necessary as necessary, for example, when N ships are sailing in the control area.
  • control system the change of the relative distance over time and the navigation information for each of the vessels and obstacles is displayed, and when a particular vessel on the electronic chart is selected, the color of the time series graph associated with the vessel It may be configured to change or flash, and when one graph of the entire time series graph is selected, the color of the graph is displayed to change or blink, such that pairs of vessels or vessels and obstacles in which the interaction relationship is represented on the graph are displayed. It may be configured to be able to easily identify the pair of.
  • the collision avoidance control system between multiple ships may be configured to enable simulation of collision by inputting an arbitrary value.
  • a new time series graph as shown in FIG. 3 may be created and output to the screen.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the overall configuration of a multiple ship collision avoidance control system 50 using time series graphic display according to an embodiment of the present invention.
  • the multiple ship collision avoidance control system 50 using time series graphic display is largely divided and the vessels sailing in the control area as described above with reference to FIG. And various navigation information for performing simulations on crossings and ports through the control information providing unit 51 and the control information providing unit 51 for representing the relative positional relationship and the possibility of collision with obstacles in a time series graph.
  • An input unit 52 for inputting a display unit, a display 53 for displaying information generated through the control information providing unit 51, a communication unit 54 for communicating with external devices and ships, and the It may be configured to include a controller 55 for controlling the overall operation and function of each unit.
  • control information providing unit 51 performs a process of time-series graphs showing the relative positional relationship and the possibility of collision with respect to ships and obstacles sailing in the control area. It may be configured to.
  • control information providing unit 51 reconstructs the relative positional relationship and the possibility of collision with respect to the vessel and the obstacles in voyage according to the value input through the input unit 52 to a time series graph as shown in FIG. Indicative processing may be configured to be performed.
  • control system 50 based on the results generated by the control information providing unit 51, if there is a risk of collision to automatically notify the port to the vessels or the both sides of the vessel with the obligation to navigating Processing may be configured to be performed by the controller 55.
  • the multiple ship collision avoidance control system 50 using the time series graphic display according to the present invention can be configured as a separate device as shown in Figure 4, but is not necessarily limited to this configuration, that is,
  • the multiple ship collision avoidance control system 50 using the time series graphic display according to the present invention is a dedicated program or process configured to display a time series graphic interface as described above with reference to FIG. 4 in the existing control system.
  • the module may be configured in various ways, such as by installing the module.
  • the time for the obstacles such as the respective ships and bridges sailing in the control area
  • a multiple ship collision avoidance control system using a time series graphic display configured to display a relative change in distance through a time series graph
  • the screen configuration is complicated by simply listing various navigation information on an electronic chart. It solves the problems of the existing control systems using the electronic sea chart, which has not been easy to recognize quickly and accurately at a glance. Can help you determine the exact situation .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

본 발명은 선박간의 충돌이나 선박과 장애물과의 충돌을 방지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 다중 선박간의 충돌 가능성 또는 다중 선박과 다중 고정장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 어려움이 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(Vessel Traffic Service; VTS)들의 문제점을 해결하기 위해, 선박 또는 교량과 같은 장애물의 현재 위치와 이동속도에 근거하여 각각의 선박 및 장애물에 대한 시간에 따른 상대거리의 변화를 계산하여 시계열 그래프로 나타내고, 이때, 각 선박별 여유거리에 대한 하한값과 여유시간에 대한 하한값을 정규화하여 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 시계열 그래프로 나타냄으로써, 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있는 동시에, 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템이 제공된다.

Description

시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템
본 발명은 선박간의 충돌이나 선박과 장애물과의 충돌을 방지하기 위한 선박의 충돌방지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다중 선박간의 충돌 가능성 또는 다중 선박과 다중 고정장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 어려움이 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(Vessel Traffic Service ; VTS)들의 문제점을 해결하기 위해, 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 교량 등과 같은 장애물에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 표시함으로써, 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 어려움이 있었던 종래기술의 VTS의 문제점을 해결하기 위해, 선박 또는 교량과 같은 장애물의 현재 위치와 이동속도에 근거하여 각각의 선박 및 장애물에 대한 시간에 따른 상대거리의 변화를 계산하여 시계열 그래프로 나타내고, 이때, 각 선박별 여유거리에 대한 하한값과 여유시간에 대한 하한값을 정규화하여 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 시계열 그래프로 나타냄으로써, 시간축과 거리축에 각각 1개(또는 최대 몇 개)의 기준선만 참조하여 충돌위험 여부를 판단할 수 있어 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 시계열 그래픽표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템에 관한 것이다.
최근, 선박의 항해 및 해상교통 관제시스템(Vessel Traffic Service ; VTS)에 있어서는, 기존의 종이로 된 지도나 해도를 대신하여 전자해도(Electronic Navigational Chart; ENC)가 많이 이용되고 있다.
이러한 전자해도(ENC)는, 국제수로기구(IHO)가 제정한 디지털 수로 데이터 교환표준(S-57)에 따라 제작되며, 이와 같이 S-57에 따라 제작된 데이터를 서로 다른 이기종 간의 컴퓨터에 전송할 때에는 ISO/IEC 8211 규약에 따라 전송하도록 구성된다.
또한, 일반적으로, 대형 선박에 탑재되는 전자해도 표시시스템(ECDIS)은 이러한 전자해도를 그대로 사용 가능하나, 중소형 선박에 탑재되는 간이 전자해도 시스템(ECS)이나 선박 자동추적장치(ATA), GPS 플로터(plotter), 모바일 항해장비 등에 사용하기 위해서는 전자해도의 데이터베이스를 각각의 목적에 맞게 최적화하여 사용하고 있다.
따라서 최근의 선박이나 관제시스템(VTS)들은, 이러한 전자해도를 이용하여 항로의 결정 및 다른 선박과의 충돌 방지를 위한 전자 항법시스템을 탑재하여 항해 및 관제를 실시하고 있다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같은 전자해도 및 이를 이용한 선박의 항해 및 충돌방지 시스템에 관한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0562216호에 따르면, 전자해도의 데이터를 레코드별로 메모리에 분리 저장하는 전자해도 파일의 분리저장단계; 메모리 상에 저장된 데이터 중 데이터구조와 정의를 설명하는 DDR(Data Set Descriptive Records)을 최적화하는 단계; 데이터의 일반정보 확인, 데이터구조에 관한 일반정보, 데이터 해석에 필요한 파라미터 정보를 나타내는 메타 레코드를 최적화하는 단계; 전자해도의 각 필드가 포함하고 있는 내용을 독취하는 방법 및 크기 등의 정보를 포함하고 있는 레코드 리더 및 디렉토리(record Leader Director) 최적화 단계; 레코드가 나타내는 오브젝트에 대한 전세계적으로 유일한 식별자를 가지도록하는 필드인 Feature Record의 FOID(Feature Object Identifier) 최적화 단계; 공간정보의 속성을 나타내는 Vector Record의 ATTV(Vector Record Attribute Field)의 최적화 단계를 각각 수행하여, 중소형 선박 등의 추적장치, 항법장치, 항적기록장치, 모바일 항해장비에 탑재되어 사용할 수 있는 최적화된 간이 전자해도를 제작할 수 있도록 구성되는 국제공인 전자해도를 이용한 선박 자동 추적시스템용 간이 전자해도 제작방법이 제시된 바 있다.
또한, 상기한 바와 같은 전자해도 및 이를 이용한 선박의 항해 및 충돌방지 시스템에 관한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1275277호에 따르면, 전자해도 정보와 자선과 타선의 운항정보 및 자선계획경로를 입력받는 입력부; 입력부에 입력된 전자해도정보, 운항정보 및 자선계획경로에 따라 가항항로에 사각단위항로를 생성하고 사각단위항로 내의 피항항로를 계산하는 계산부; 및 계산부에서 계산된 피항항로를 전자해도에 표시하는 표시부를 포함하여, 연안 근처의 가항항로에서 선박이 입출항 운항시 해안선과의 충돌, 항로침범, 타선박과의 충돌 위험이 발생하였을 때, 가항항로 내 피항경로를 탐색할 수 있도록 구성되는 사각단위항로 생성기법을 이용한 가항항로 내 선박 피항 항로 탐색 지원 시스템이 제시된 바 있다.
아울러, 상기한 바와 같은 전자해도 및 이를 이용한 선박의 항해 및 충돌방지 시스템에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1376928호에 따르면, 항로표지의 다양한 속성들을 직관적으로 표시할 수 있도록 전자해도 기반의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 구성하여 최적의 항로표지를 배치하고 이를 검증해 볼 수 있도록 하는 한편, 등질, 등고, 광달거리 등 항로표지의 다양한 속성 데이터를 다각적으로 분석하고 배치해 볼 수 있도록 구성되는 전자해도 기반의 항로표지 배치 관리 시스템 및 방법이 제시된 바 있다.
더욱이, 상기한 바와 같은 전자해도 및 이를 이용한 선박의 항해 및 충돌방지 시스템에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2015-0050766호에 따르면, 항해중인 선박의 위치와 주변 지리정보를 취합하여 GPS 기반의 항로설정을 위해 취합한 정보를 디스플레이 상에 표시하는 전자해도와, 전자해도 상의 위험물에 대한 인지와 회피 경로를 표시하여 선박의 충돌회피를 지원하는 서포트부를 포함하여, 자동인식 장치로부터의 타선 정보와 함께 전자해도 상의 위험 물표에 대한 자동인식을 통하여 주어진 항로상에서의 위험물에 대한 자동 인지와 통항 폭을 고려한 회피 경로를 지원하여 작업자의 의사결정을 서포트 하도록 구성되는 전자해도정보시스템 기반의 충돌위험 인식 및 충돌회피 지원장치가 제시된 바 있다.
상기한 바와 같이, 종래, 전자해도와 이를 이용한 선박의 항해 안내 및 충돌방지 시스템에 대하여 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 전자해도 및 이를 이용한 시스템들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
더 상세하게는, 종래기술의 전자해도 표시시스템(ECDIS) 및 이를 이용한 항해 시스템들은, 대부분 항로나 주변 지역에 대한 정보 및 타 선박과의 거리 등과 같은 각종 항해정보를 해당 시각에서의 값을 기준으로 단순히 전자해도 상에 나열하는 방식에 그치는 것으로, 화면 구성이 복잡하고 시간에 따른 변화 경향을 파악하는 것이 어려움으로 인해 항해사가 이러한 화면을 통하여 원하는 정보만을 한눈에 신속하고 정확하게 알아보기가 용이하지 못하다는 단점이 있었다.
또한, 종래, 해상교통 관제시스템(VTS)에 있어서는, 복수의 선박에 대하여 충돌 가능성 여부 또는 선박과 고정 장애물 사이의 충돌 가능성 여부를 식별하고 예방조치를 취해야 하나, 예를 들면, 관제사가 N척의 선박을 관제한다고 가정하면, 최대 N(N-1)/2쌍의 선박들에 대해서 N(N-1) 가지의 교행 관계를 파악해야 하므로 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 어려움이 있었다.
따라서 상기한 바와 같이, 각종 항해정보를 단순히 전자해도 상에 나열하여 표시함으로 인해 원하는 정보만을 한눈에 신속하고 정확하게 알아보기가 용이하지 못하고, 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 전자해도 및 해상교통 관제시스템(VTS)의 문제점을 해결하기 위하여는, 항해중인 각각의 선박 및 교량 등과 같은 장애물에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 표시함으로써 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있는 동시에, 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 새로운 구성의 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
1. 한국 등록특허공보 제10-0562216호 (2006.03.13.)
2. 한국 등록특허공보 제10-1275277호 (2013.06.10.)
3. 한국 등록특허공보 제10-1376928호 (2014.03.14.)
4. 한국 공개특허공보 제10-2015-0050766호 (2015.05.11.)
5. 한국 특허출원 제10-2015-0096634호 (2015.07.07.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 다중 선박간의 충돌 가능성 또는 다중 선박과 다중 고정장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(VTS)들의 문제점을 해결하기 위해, 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 교량 등과 같은 장애물에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 표시함으로써, 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 어려움이 있었던 종래기술의 VTS의 문제점을 해결하기 위해, 각 선박별 여유거리에 대한 하한값과 여유시간에 대한 하한값을 정규화하여 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 시계열 그래프로 나타냄으로써, 시간축과 거리축에 각각 1개(또는 최대 몇 개)의 기준선만 참조하여 충돌위험 여부를 판단할 수 있으므로 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 복수의 선박간 또는 복수의 선박과 장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(Vessel Traffic Service ; VTS)들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템에 있어서, 미리 정해진 관제구역 내에 항해중인 선박 및 장애물의 현재 위치와 이동속도에 근거하여 각각의 선박 및 장애물에 대한 시간에 따른 상대거리의 변화 및 충돌 위험성을 시계열적인 그래프로 나타내는 처리가 수행되도록 이루어지는 관제정보 제공부; 상기 관제정보 제공부를 통하여 생성된 정보를 표시하기 위한 디스플레이; 상기 관제정보 제공부에 의해 제공된 정보에 근거하여 각각의 선박에 항해정보 및 알림을 전달하고, 외부 기기 및 다른 선박들과의 통신을 수행하기 위한 통신부; 및 상기 관제시스템의 전체적인 동작 및 기능을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대적인 거리의 변화 및 충돌 위험성을 한눈에 용이하게 파악할 수 있도록 구성되는 것에 의해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템이 제공된다.
여기서, 상기 관제정보 제공부는, t는 시간, d는 거리, ts는 각각의 선박별로 미리 설정된 충돌에 안전한 안전시간, ds는 각각의 선박별로 미리 설정된 충돌에 안전한 안전거리라 할 때, 관제대상이 되는 선박별로 선정된 ts, ds 값을 기준으로 정규화하여 X축 좌표의 값을 t/ts로 하고, Y축 좌표의 값을 d/ds로 하는 것에 의해(x, y = t/ts, d/ds) X축과 Y축이 각각 시간 및 거리에 따른 충돌 안전도 또는 충돌 위험도를 의미하는 좌표평면을 생성하며, 선박 자동 식별장치(Automatic Identification System ; AIS) 정보 수신장치 및 레이더 시스템으로부터 제공되는 정보에 근거하여, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 상기 좌표평면상에 시계열 그래프로 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관제정보 제공부는, 상기 안전거리(ds) 및 안전시간(ts)의 값을 외부로부터 입력받거나, 또는, 각각의 선박에 대한 상기 안전거리(ds) 및 안전시간(ts)이 데이터베이스의 형태로 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 관제정보 제공부는, 상기 시계열 그래프의 작성시, 원점(0, 0)으로부터 시간(t) 및 안전시간(ts)과 거리(d) 및 안전거리(ds)가 서로 일치하는 지점까지의 구간(t/ts = 1, d/ds = 1)을 충돌위험구역으로 설정하고, 별도의 색이나 무늬를 통해 눈에 잘 보이도록 시각화하여 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 복수의 선박을 동시에 관제해야 하는 관제시스템에 있어서 다중 선박간의 충돌위험 여부를 한눈에 신속하고 용이하게 파악하고 적절한 처리를 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 관제정보 제공부는, 충돌위험도에 따라 상기 충돌위험구역을 복수의 구간으로 나누어 각각 별도의 색으로 나타내는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 충돌위험도의 변화에 따른 대응이 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 관제정보 제공부는, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 시계열 그래프로 작성하여 표시하는 동시에, 근접 지점 및 최근접 지점에서의 상대 방위각, 진행방향, 근접거리, 근접시간을 포함하는 항해정보를 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관제정보 제공부는, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화와 상기 항해정보를 표시하는 동시에, 레이더 정보를 이용하여 각각의 선박들 사이의 좌우 위치관계를 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 피항 의무가 있는 선박을 용이하게 식별할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 관제시스템은, 특정 선박 또는 장애물과 충돌위험이 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부 및 상기 통신부를 통하여 해당 선박에 대하여 피항을 알리는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 관제시스템은, 표시해야 할 선박 또는 장애물의 수가 미리 정해진 일정 범위를 초과하는 경우, 미리 정해진 기준에 근거하여 상기 기준에 해당하는 선박 또는 장애물들에 대한 그래프만을 선택적으로 표시하거나, 또는, 상기 시계열 그래프의 확대, 축소가 가능하도록 구성됨으로써, 가독성을 높일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관제시스템은, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화와 상기 항해정보가 표시되는 동시에, 전자해도 상의 특정 선박이 선택될 경우 해당 선박과 관련된 시계열 그래프의 색깔이 변하거나 점멸하도록 구성됨으로써, 식별이 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 관제시스템은, 전체 시계열 그래프 중 하나의 그래프가 선택되면 해당 그래프의 색깔이 변하거나 점멸하도록 구성됨으로써, 전자해도 상에서 해당 그래프로 교행 관계가 표현되는 선박의 쌍 또는 선박과 장애물의 쌍을 용이하게 식별할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 관제시스템은, 복수의 선박에 대한 항로 및 속도를 포함하는 항해정보를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하여 구성되고, 상기 관제정보 제공부는, 상기 입력부를 통해 입력된 상기 항해정보에 따라 각각의 선박 및 장애물들에 대한 상대적인 위치관계 및 충돌 가능성을 재구성하여 상기 시계열 그래프를 작성하고 상기 디스플레이를 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 해상교통 관제에 대한 시뮬레이션이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관제시스템은, 기존의 관제시스템에 상기 시계열 그래프를 작성하여 표시하도록 구성되는 전용의 프로그램 또는 처리모듈을 설치하여 구성됨으로써, 별도의 하드웨어를 구성할 필요 없이 저렴한 비용으로 용이하게 구현 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따르면, 복수의 선박간 또는 복수의 선박과 장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(VTS)들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 다중 선박간 충돌회피 관제방법에 있어서, 상기에 기재된 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 이용하여 선박 간의 충돌 발생 및 선박과 장애물 간의 충돌 발생을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 선박간 충돌회피 관제방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 교량 등과 같은 장애물에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 표시하도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템이 제공됨으로써, 각종 항해정보를 단순히 전자해도 상에 나열함으로 인해 화면 구성이 복잡하고 원하는 정보만을 한눈에 신속하고 정확하게 알아보기가 용이하지 못한 문제가 있었던 기존의 전자해도를 이용한 관제시스템들의 문제점을 해결하여, 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 각 선박별 여유거리에 대한 하한값과 여유시간에 대한 하한값을 정규화하여 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 시계열 그래프로 나타내는 것에 의해 시간축과 거리축에 각각 1개(또는 최대 몇 개)의 기준선만 참조하여 충돌위험 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템이 제공됨으로써, 다중 선박간의 충돌 가능성 또는 다중 선박과 다중 고정장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(VTS)들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명자들에 의해 제시된 선박의 충돌회피를 위한 시계열 인터페이스 표시화면의 표시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명자들에 의해 제시된 선박의 충돌회피를 위한 시계열 인터페이스 표시방법에 의해 작성된 시계열 그래프의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시계열 인터페이스 표시방법에 의해 작성된 시계열 그래프의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 다중 선박간의 충돌 가능성 또는 다중 선박과 다중 고정장애물간의 충돌 가능성 여부를 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(VTS)들의 문제점을 해결하기 위해, 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 교량 등과 같은 장애물에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 표시함으로써, 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 어려움이 있었던 종래기술의 VTS의 문제점을 해결하기 위해, 각 선박별 여유거리에 대한 하한값과 여유시간에 대한 하한값을 정규화하여 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 시계열 그래프로 나타냄으로써, 시간축과 거리축에 각각 1개(또는 최대 몇 개)의 기준선만 참조하여 충돌위험 여부를 판단할 수 있으므로 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 제공하고자 하는 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
먼저, 기존의 전자해도 표시시스템(ECDIS)들은, 화면상에 전자해도를 표시하는 동시에, 전자해도 상에 항로나 주변 지역에 대한 각종 정보를 함께 표시하는데 더하여, 예를 들면, CPA 및 TCPA와 같이, 주변에 항해하는 선박의 경로 및 속도를 고려하여 충돌을 방지하기 위한 항해 안내정보를 화면상에 표시하도록 구성되어 있다.
따라서 기존의 전자해도 표시시스템(ECDIS) 및 이를 이용한 항해 시스템들의 표시화면은 여러 가지 정보가 한 화면에 중첩되어 표시되므로, 이러한 화면을 보고 항로를 결정해야 하는 항해사의 입장에서는 한눈에 모든 정보를 직관적으로 확인하기 어렵고, 그로 인해, 예를 들면, 근거리에서 접근하는 선박을 확인하고 충돌을 회피하기 위한 항로를 결정하는 것 등과 같이, 신속하고 정확한 판단이 요구되는 경우에 오히려 도움이 되지 못하는 문제점이 있는 것이었다.
이에, 본 발명자들은, 본 발명자들에 의해 기출원된 한국 특허출원 제10-2015-0096634호에 제시된 바와 같이, 화면상에 표시되는 내용만으로 주변에 항해하는 선박들과의 충돌 여부 및 위험성의 높고 낮음을 직관적으로 한눈에 파악할 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 인터페이스 표시방법을 제안한 바 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명자들에 의해 제시된 선박의 충돌회피를 위한 시계열 인터페이스 표시화면의 표시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명자들에 의해 제시된 선박의 충돌회피를 위한 시계열 인터페이스 표시방법은, 예를 들면, X축이 시간이고 Y축이 거리에 해당하는 2차원 평면상에, 일정 범위 이내의 주변에 항해중인 선박 및 장애물들과의 상대적인 거리의 변화를 그래프의 형태로 표시하도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 전자해도 표시시스템(ECDIS)이나 레이더 시스템에서 제공되는 정보에 근거하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주변의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 각각 시계열적인 그래프로 표시함으로써, 각각의 선박이나 장애물이 언제 얼마나 자신의 선박과 가까워지고 멀어지는지와, 가장 가까운 순간에서의 상대 선박의 방위각 및 거리를 한눈에 용이하게 파악할 수 있다.
즉, 도 1에 나타낸 그래프에 있어서, X축의 값은 시간(t)에 해당하고, Y축의 값은 거리(d)에 해당하는 값을 각각 나타내는 것으로 볼 수 있으며, 도 1에 나타낸 그래프는 각각의 선박 및 장애물에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 나타내는 것이라 할 수 있다.
여기서, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 자신의 선박과의 상대거리의 변화를 구하기 위해서는 전자해도 표시시스템(ECDIS) 및 레이더 시스템이 제공하는 선박 또는 장애물의 현시점에서의 위치와 속도를 활용할 수 있다.
더 상세하게는, 벡터 연산의 개념을 이용하여 표현하면, 자신의 선박의 현재 위치가 Pown(0), 상대방 선박 또는 장애물의 현재 위치가 Ptarget(0), 자신의 선박의 현재 속도가 Vown, 상대방 선박 또는 장애물의 현재 속도가 Vtarget인 것으로 할 때, t초 후의 자신의 선박과 상대방 선박 또는 장애물의 상대 위치 P(t)는 이하의 [수학식 1]과 같이 하여 구할 수 있다.
[수학식 1]
P(t) = {Ptarget(0) - Pown(0)} + (Vtarget - Vown) × t
또한, 상기한 [수학식 1]을 이용하여 구해진 P(t)를 활용했을 때, t초 후의 자신의 선박과 상대방 선박 또는 장애물의 상대거리 |P(t)|는 이하의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
|P(t)| = |{Ptarget(0) - Pown(0)} + (Vtarget - Vown) × t|
따라서 상기한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 (t, |P(t)|)의 값을 계산함으로써, 각각의 상대방 선박 또는 장애물에 대한 시간에 따른 상대거리 변화를 그래프로 나타낼 수 있다.
또한, 상기한 [수학식 1]에서 구한 P(t)의 값을 활용하여 최근접 지점에서의 자신의 선박에 대한 상대 선박의 상대 방위각을 용이하게 구할 수 있음은 자명하다고 할 수 있다.
여기서, 상기한 실시예에서는, 상기한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 상대거리 |P(t)|를 구하는 경우를 설명하였으나, 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 상기한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하는 방법 이외에, 예를 들면, |P(t)| 값을 구하기 위해 상대방으로부터 수신된 상대방의 항해경로 정보를 활용하는 등, 필요에 따라 다양한 방법이 활용될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 각각의 선박 및 장애물에 대한 상대적인 거리의 변화를 시계열적으로 표시하는 것에 더하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 근접지점 및 최근접 지점에서의 자신의 선박에 대한 상대 선박의 상대 방위각, 진행방향, 근접거리, 근접시간 등의 정보를 표시하는 것과 함께, 회피가 필요한 임계값을 나타내는 충돌한계선을 표시함으로써, 각각의 선박 및 장애물에 대한 충돌 여부 및 위험성을 한눈에 용이하게 파악할 수 있다.
즉, 그래프가 한계선 아래로 내려가는 경우는 충돌이 발생할 위험이 높은 것을 의미하므로, 도 1에 나타낸 바와 같이 그래프에 함께 표시된 숫자 및 기호 등과 같은 정보를 확인하여, 근접 지점 및 최근접 지점에서의 자신의 선박에 대한 상대 선박의 상대 방위각, 진행방향, 근접거리, 근접시간 등을 파악하여 미리 회피항로를 결정하고 회피하는 동시에, 선박인 경우는 해당 선박에도 미리 경고를 보냄으로써, 사고발생을 미연에 방지할 수 있다.
이때, 일반적으로, 선박의 항해시에는 상대적으로 좌측에 위치한 선박이 회피하여야 하므로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 레이더 정보를 이용하여 각 선박들 사이의 좌우 위치관계를 함께 표시함으로써, 어느 선박이 먼저 피해주어야 하는지도 한눈에 쉽게 파악할 수 있게 된다.
여기서, 도 1에 나타낸 표시예에서는 각 선박들 사이의 좌우 위치관계를 영문자 L과 R 및 12시간 단위의 상대방위각으로 표로 표시하였으나, 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 상기한 각 선박들 사이의 좌우 위치관계 표시는, 예를 들면, 그래프의 색이나, 문자, 또는, 기호 등을 이용하여 나타낼 수도 있는 등 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
아울러, 이와 같이 충돌 여부를 판단하여 피항의무가 있는 선박 측에 경고를 알리는 일련의 처리는 선박 충돌회피 안내시스템에 의해 자동으로 수행되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 1에 나타낸 표시예에 있어서, 선박 1의 경우와 선박 2의 경우는 각각 충돌한계선 아래까지 그래프가 위치하므로 충돌발생의 위험이 있으며, 반면, 선박 3의 경우는 충돌한계선 아래로 내려오지 않으므로 충돌 가능성이 없다고 볼 수 있다.
또한, 도 1에 나타낸 표시예에 있어서, 선박 1의 경우가 선박 2의 경우보다 먼저 교행하므로 우선적으로 회피해야 하며, 이때, 선박 1이 좌측에 위치하므로 선박 1이 피항의무가 있는 선박이 되어 선박 1 측에서 피항을 하여야 하고, 이를 위해, 선박 1 측에 피항할 것을 알리는 신호를 전송한다.
반면, 선박 2에 대하여는, 선박 1보다 나중에 교행이 이루어지나, 선박 2가 우측에 위치하므로, 따라서 선박 2에 대하여는 자신의 선박이 피항해야 하는 것임을 쉽게 알 수 있으며, 이를 위해 자신의 선박에 알람을 발생하여 항해사 등에게 피항을 알리도록 한다.
여기서, 도 1에 나타낸 실시예에서는, 설명을 간략히 하기 위해 총 3척의 선박들에 대하여 교행 및 피항정보의 제공이 이루어지는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 일반적으로 실제로는 주변에 더 많은 선박이나 장애물들이 존재할 것이므로, 이와 같이 한 화면에 많은 선박이나 장애물들에 대한 표시가 이루어질 경우 가독성이 떨어져 신속한 상황판단에 방해될 우려가 있다.
이를 위해, 표시해야 할 선박이나 장애물의 수가 미리 정해진 일정 범위를 초과할 경우, 예를 들면, 가장 빨리 충돌이 발생하는 순서나 충돌 위험이 높은 순서 등과 같이, 미리 정해진 기준에 근거하여 그 기준에 해당하는 선박이나 장애물들만을 선택적으로 표시하거나, 그래프의 확대 및 축소를 통해 가독성을 높일 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 일정 범위 내에 항해중인 각각의 선박 및 장애물들에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 나타내고, 이때, 선박의 경우는 각 선박의 좌우 위치관계를 함께 표시하는 것에 의해 근처에 항해중인 선박 및 장애물들의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있는 데 더하여, 특정 선박이나 장애물과의 거리가 미리 정해진 임계값 이하인 경우 피항의 무가 있는 선박에 알람 등으로 피항을 알림으로써, 선박 간의 충돌 발생 및 선박과 장애물의 충돌 발생을 모두 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 상기한 피항 알림은, 단순히 피항 의무가 있는 측의 선박에만 피항을 알리는 것에 더하여, 피항의무가 있는 측과 없는 측 모두에 피항이 필요한 상황임을 알리는 것에 의해 양측 모두에서 피항의 진행상황을 주시하도록 함으로써 더욱 효과적으로 충돌을 방지하도록 구성될 수도 있다.
따라서 상기한 바와 같이 구성되는 시계열 그래프를 이용함으로써, 항해중인 선박에서 주변에 항해중인 다른 선박이나 장애물과의 충돌 위험성을 용이하게 파악하고 신속하게 대처 가능하게 된다.
여기서, 상기한 방법은, 하나의 선박에서 자신을 제외한 다른 선박에 대한 교행관계를 나타내는 것으로, 이는, 개별 선박에 탑재되는 항해 안내시스템 등에 적합한 것으로, 복수의 선박들에 대한 충돌 여부를 동시에 파악하고 적절한 조치를 취해야 하는 관제시스템에는 그대로 적용하기 어려운 부분이 있는 것이었다.
즉, 예를 들면, VTS(Vessel Traffic Service) 시스템 등과 같이, 다중 선박 간의 충돌 가능성 여부 또는 다중 선박과 다중 고정 장애물간의 충돌 가능성 여부를 식별하고 예방 조치를 취해야 하는 관제시스템의 경우, 관제사가 N척의 선박을 관제한다고 가정하면, 최대 N(N-1)/2쌍의 선박들에 대하여 N(N-1) 가지의 교행관계를 동시에 파악해야 하므로 관제 대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도 및 난이도가 급격히 상승하는 문제가 있었다.
또한, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명자들에 의해 제시된 선박의 충돌회피를 위한 시계열 인터페이스 표시방법에 의해 작성된 시계열 그래프의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
더 상세하게는, 상기한 시계열 그래프는, 자선을 제외한 N-1척과의 교행관계를 나타내는 것으로, 범위 내에 총 N척의 선박이 있는 것으로 가정하면 최대 N-1개의 그래프가 생성될 수 있고, 이때, 도 2에 나타낸 바와 같이, 항해자 또는 시스템 사용자가 자선의 운동성능과 자신의 조선습관 등을 고려하여 충돌위험 판단에 사용될 여유거리 하한값(ds1, ds2, ds3)과 여유시간 하한값(ts1, ts2, ts3)을 1개 또는 위험수준을 고려하여 최대 몇 개씩만 설정하는 것으로 자선의 안전에 위험이 되는 타선을 쉽게 식별해낼 수 있다.
그러나 VTS 시스템과 같이, 다중 선박간 충돌 가능성 여부 또는 다중 선박과 다중 고정 장애물간의 충돌 가능성 여부를 식별하고 예방조치를 취해야 하는 관제시스템의 경우에는, 특정 선박에 대하여 해당 선박을 제외한 N-1척과의 교행관계를 그래프로 나타내고, 관제사 또는 시스템 사용자가 해당 선박의 운동성능과 자신의 조선습관 등을 고려하여 충돌위험 판단에 사용될 여유거리 하한값(ds)과 여유시간 하한값(ts)을 1개씩만(또는 위험수준을 고려하여 최대 몇 개씩만) 설정하게 되어도, N척의 선박에 대해 N(N-1)개의 그래프가 생성되고, 각 선박별로 운동성능 등을 고려한 여유거리 하한값(ds)과 여유시간 하한값(ts)이 각각 N개씩 생성되므로, 시스템 사용자 또는 관제사가 다중 선박간의 충돌 가능성 여부를 한눈에 쉽게 파악하는 데에 어려움이 발생하게 된다.
이에, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 점을 고려하여, 후술하는 바와 같이, 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 이용하여 시계열 그래프를 작성시 각 선박별 여유거리 하한값(ds)과 여유시간 하한값(ts)에 정규화시켜 작성하는 것에 의해, 시간축, 거리축에 각각 1개(또는 최대 몇 개)의 기준선만 참조하여 충돌위험 여부를 판단할 수 있도록 함으로써, 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 제시하였다.
여기서, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에 있어서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 기존의 선박의 충돌회피를 위한 시계열 인터페이스 표시방법과 동일 내지 유사한 부분에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시계열 인터페이스 표시방법에 의해 작성된 시계열 그래프의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시계열 인터페이스 표시방법은, 임의의 두 선박에 대한 시간에 따른 상대거리의 변화를 시계열적인 그래프로 나타내는 점은 상기한 기존의 방법과 같으나, 이때, X축이 안전한 시간을 나타내는 함수(X = t/ts)이고, Y축이 안전한 거리에 대한 함수(Y = d/ds)인 점이 다르다.
더 상세하게는, 도 3에 있어서, t는 시간, d는 거리라 할 때, ts는 각각의 선박별로 미리 설정된 충돌에 안전한 시간이고, ds는 각각의 선박별로 미리 설정된 충돌에 안전한 거리이며, 이들 ts, ds의 값은 각각의 선박별로 입력되거나, 바람직하게는, 데이터베이스 형태로 미리 저장되어 있도록 구성될 수 있다.
아울러, 시계열 그래프의 작성시에는, 관제대상이 되는 선박별로 선정된 ts, ds 값을 기준으로 정규화하여, X축 좌표의 값을 t/ts로 하고, Y축 좌표의 값을 d/ds로 하는 것에 의해(x, y = t/ts, d/ds) X축과 Y축이 각각 시간 및 거리에 따른 충돌 안전도 또는 충돌 위험도를 의미하는 좌표평면을 생성하고, 선박 자동 식별장치(Automatic Identification System ; AIS) 정보 수신장치 및 레이더 시스템으로부터 제공되는 정보에 근거하여, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 상기 좌표평면상에 시계열 그래프로 표시한다.
즉, 도 3에 있어서, X축(t/ts) 및 Y(d/ds)축은 각각 시간 및 거리에 따른 충돌 안전도를 의미하는 것이라 할 수 있으며, 따라서 이러한 좌표평면에 있어서, 충돌 위험도는 원점(0, 0)에서 최대가 되고, 실제 시간과 안전시간이 일치(t = ts)하는 지점(σt) 및 실제 거리와 안전거리가 일치(d = ds)하는 지점(σd)에서 충돌 위험도는 최소가 되어 σt, σd 이후로는 실질적으로 충돌 위험이 없게 된다.
상기한 바와 같이 하여 좌표평면을 정의한 후 시간에 따른 선박들간의 거리 변화를 그래프로 표시하며, 이때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원점(0, 0)에서 실제 시간 및 거리가 안전시간 및 안전거리와 일치하는 지점(σt, σd ; t/ts = 1, d/ds = 1)까지의 구간을 박스 처리하여 별도의 색으로 나타내는 등으로 시각화하여 충돌위험구역으로 표시하도록 구성될 수 있다.
이때, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, t/ts = 1.2 또는 0.8 등이 되는 박스도 별도의 색으로 나타냄으로써, 즉, 충돌위험구역을 복수의 구간으로 나누어 별도의 색 등으로 표시하는 것에 의해, 시스템 사용자 또는 관제사가 충돌위험도의 심각도의 변화에 따른 대응이 용이하도록 구성될 수도 있다.
따라서 상기한 바와 같이, 충돌에 안전한 안전시간(ts) 및 안전거리(ds)에 기반하여 정규화하는 것에 의해 X축과 Y축이 각각 시간 및 거리에 따른 충돌 안전도를 나타내는 좌표평면을 정의하고, 시간에 따른 선박들간의 거리 변화를 각각 그래프로 표시하며, 원점(0, 0)에서 실제 시간 및 거리가 안전시간 및 안전거리와 일치하는 지점(σt, σd)까지의 구간을 충돌위험구역으로 설정하여 시각적으로 눈에 잘 보이도록 표시함으로써, 복수의 선박을 동시에 관제해야 하는 관제시스템에 있어서도 다중 선박간의 충돌위험 여부를 한눈에 용이하게 파악하고 신속하게 적절한 처리를 수행할 수 있다.
여기서, 도 3을 참조하여 상기한 본 발명의 실시예에서는, 설명을 위해 2쌍의 선박들에 대한 그래프만이 존재하는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 예를 들면, 관제구역 내에 N척의 선박이 항해중인 경우와 같이, 필요에 따라 얼마든지 적절하게 변경하여 적용 가능한 것임에 유념해야 한다.
또한, 상기한 관제시스템은, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화와 상기 항해정보가 표시되는 동시에, 전자해도 상의 특정 선박이 선택될 경우 해당 선박과 관련된 시계열 그래프의 색깔이 변하거나 점멸하도록 구성될 수 있으며, 아울러, 전체 시계열 그래프 중 하나의 그래프가 선택되면 해당 그래프의 색깔이 변하거나 점멸하도록 표시됨으로써 전자해도 상에서 해당 그래프로 교행 관계가 표현되는 선박의 쌍 또는 선박과 장애물의 쌍을 용이하게 식별할 수 있도록 구성될 수도 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 선박간 충돌회피 관제시스템은, 임의의 값을 입력하여 충돌 여부에 대한 시뮬레이션이 가능하도록 구성될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 다중 선박간 충돌회피 관제시스템은, 다중 선박의 관제 시뮬레이션을 위해, 예를 들면, 각각의 선박의 항로나 속도 등과 같은 항해정보를 입력하면, 입력된 해당 항해정보에 따라 새로이 도 3에 나타낸 바와 같은 시계열 그래프를 작성하고 화면에 출력하도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 다중 선박의 관제에 대한 시뮬레이션을 통하여 다중 선박의 동시 관제시에도 충돌 여부를 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 대응이 가능해지며, 그것에 의해, 선박 간의 충돌 발생 및 선박과 장애물의 충돌 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
더 상세하게는, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템(50)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템(50)은, 크게 나누어, 도 3을 참조하여 상기한 바와 같이 하여 관제구역 내에 항해중인 선박 및 장애물들에 대한 상대적인 위치관계 및 충돌 가능성을 시계열적인 그래프로 나타내기 위한 관제정보 제공부(51)와, 관제정보 제공부(51)를 통하여 교행 및 피항에 대한 시뮬레이션을 수행하기 위한 각종 항해정보를 입력하기 위한 입력부(52)와, 관제정보 제공부(51)를 통하여 생성된 정보를 표시하기 위한 디스플레이(53)와, 외부 기기 및 선박들과의 통신을 수행하기 위한 통신부(54) 및 상기한 각 부의 전체적인 동작 및 기능을 제어하기 위한 제어부(55)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 관제정보 제공부(51)는, 도 3을 참조하여 상기한 바와 같이 하여, 관제구역 내에 항해중인 선박 및 장애물들에 대한 상대적인 위치관계 및 충돌 가능성을 시계열적인 그래프로 나타내는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 관제정보 제공부(51)는, 입력부(52)를 통해 입력된 값에 따라 항해중인 선박 및 장애물들에 대한 상대적인 위치관계 및 충돌 가능성을 재구성하여 도 4에 나타낸 바와 같은 시계열 그래프로 나타내는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 관제시스템(50)은, 관제정보 제공부(51)에 의해 생성된 결과에 근거하여, 충돌위험이 있는 경우 피항의무가 있는 선박이나 또는 양측 선박에 모두에 대하여 자동으로 피항을 알리는 처리가 제어부(55)에 의해 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템(50)은, 도 4에 나타낸 바와 같이 별도의 독립된 장치로서 구성될 수 있으나 반드시 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템(50)은, 기존의 관제시스템에 도 4를 참조하여 상기한 바와 같이 하여 시계열적인 그래픽 인터페이스를 표시하도록 구성되는 전용의 프로그램 또는 처리모듈을 설치하여 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 교량 등과 같은 장애물에 대한 시간에 따른 상대적인 거리 변화를 시계열 그래프를 통하여 표시하도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템이 제공됨으로써, 각종 항해정보를 단순히 전자해도 상에 나열함으로 인해 화면 구성이 복잡하고 원하는 정보만을 한눈에 신속하고 정확하게 알아보기가 용이하지 못한 문제가 있었던 기존의 전자해도를 이용한 관제시스템들의 문제점을 해결하여, 항해중인 선박 및 장애물의 위치와 교행시간 및 피항 여부를 한눈에 용이하게 파악하여 신속하고 정확한 상황판단에 도움을 줄 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 각 선박별 여유거리에 대한 하한값과 여유시간에 대한 하한값을 정규화하여 각각의 선박간 시간의 흐름에 따른 거리변화를 시계열 그래프로 나타내는 것에 의해 시간축과 거리축에 각각 1개(또는 최대 몇 개)의 기준선만 참조하여 충돌위험 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템이 제공됨으로써, 다중 선박간의 충돌 가능성 또는 다중 선박과 다중 고정장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(VTS)들의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
[부호의 설명]
50. 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템
51. 관제정보 제공부
52. 입력부
53. 디스플레이
54. 통신부
55. 제어부

Claims (14)

  1. 복수의 선박간 또는 복수의 선박과 장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(Vessel Traffic Service ; VTS)들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템에 있어서,
    미리 정해진 관제구역 내에 항해중인 선박 및 장애물의 현재 위치와 이동속도에 근거하여 각각의 선박 및 장애물에 대한 시간에 따른 상대거리의 변화 및 충돌 위험성을 시계열적인 그래프로 나타내는 처리가 수행되도록 이루어지는 관제정보 제공부;
    상기 관제정보 제공부를 통하여 생성된 정보를 표시하기 위한 디스플레이;
    상기 관제정보 제공부에 의해 제공된 정보에 근거하여 각각의 선박에 항해정보 및 알림을 전달하고, 외부 기기 및 다른 선박들과의 통신을 수행하기 위한 통신부; 및
    상기 관제시스템의 전체적인 동작 및 기능을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성됨으로써,
    상기 관제구역 내에 항해중인 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대적인 거리의 변화 및 충돌 위험성을 한눈에 용이하게 파악할 수 있도록 구성되는 것에 의해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가하더라도 충돌판단 업무의 복잡도는 증가하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 관제정보 제공부는,
    t는 시간, d는 거리, ts는 각각의 선박별로 미리 설정된 충돌에 안전한 안전시간, ds는 각각의 선박별로 미리 설정된 충돌에 안전한 안전거리라 할 때, 관제대상이 되는 선박별로 선정된 ts, ds 값을 기준으로 정규화하여 X축 좌표의 값을 t/ts로 하고, Y축 좌표의 값을 d/ds로 하는 것에 의해(x, y = t/ts, d/ds) X축과 Y축이 각각 시간 및 거리에 따른 충돌 안전도 또는 충돌 위험도를 의미하는 좌표평면을 생성하며,
    선박 자동 식별장치(Automatic Identification System ; AIS) 정보 수신장치 및 레이더 시스템으로부터 제공되는 정보에 근거하여, 각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 상기 좌표평면상에 시계열 그래프로 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 관제정보 제공부는,
    상기 안전거리(ds) 및 안전시간(ts)의 값을 외부로부터 입력받거나, 또는, 각각의 선박에 대한 상기 안전거리(ds) 및 안전시간(ts)이 데이터베이스의 형태로 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 관제정보 제공부는,
    상기 시계열 그래프의 작성시, 원점(0, 0)으로부터 시간(t) 및 안전시간(ts)과 거리(d) 및 안전거리(ds)가 서로 일치하는 지점까지의 구간(t/ts = 1, d/ds =1)을 충돌위험구역으로 설정하고, 별도의 색이나 무늬를 통해 눈에 잘 보이도록 시각화하여 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써,
    복수의 선박을 동시에 관제해야 하는 관제시스템에 있어서 다중 선박간의 충돌위험 여부를 한눈에 신속하고 용이하게 파악하고 적절한 처리를 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 관제정보 제공부는,
    충돌위험도에 따라 상기 충돌위험구역을 복수의 구간으로 나누어 각각 별도의 색으로 나타내는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 충돌위험도의 변화에 따른 대응이 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 관제정보 제공부는,
    각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화를 시계열 그래프로 작성하여 표시하는 동시에, 근접 지점 및 최근접 지점에서의 상대 방위각, 진행방향, 근접거리, 근접시간을 포함하는 항해정보를 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 관제정보 제공부는,
    각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화와 상기 항해정보를 표시하는 동시에, 레이더 정보를 이용하여 각각의 선박들 사이의 좌우 위치관계를 함께 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 피항 의무가 있는 선박을 용이하게 식별할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 관제시스템은,
    특정 선박 또는 장애물과 충돌위험이 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부 및 상기 통신부를 통하여 해당 선박에 대하여 피항을 알리는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 관제시스템은,
    표시해야 할 선박 또는 장애물의 수가 미리 정해진 일정 범위를 초과하는 경우, 미리 정해진 기준에 근거하여 상기 기준에 해당하는 선박 또는 장애물들에 대한 그래프만을 선택적으로 표시하거나, 또는, 상기 시계열 그래프의 확대, 축소가 가능하도록 구성됨으로써, 가독성을 높일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 관제시스템은,
    각각의 선박 및 장애물들에 대하여 시간에 따른 상대거리의 변화와 상기 항해정보가 표시되는 동시에, 전자해도 상의 특정 선박이 선택될 경우 해당 선박과 관련된 시계열 그래프의 색깔이 변하거나 점멸하도록 구성됨으로써, 식별이 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 관제시스템은,
    전체 시계열 그래프 중 하나의 그래프가 선택되면 해당 그래프의 색깔이 변하거나 점멸하도록 구성됨으로써, 전자해도 상에서 해당 그래프로 교행 관계가 표현되는 선박의 쌍 또는 선박과 장애물의 쌍을 용이하게 식별할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 관제시스템은,
    복수의 선박에 대한 항로 및 속도를 포함하는 항해정보를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하여 구성되고,
    상기 관제정보 제공부는,
    상기 입력부를 통해 입력된 상기 항해정보에 따라 각각의 선박 및 장애물들에 대한 상대적인 위치관계 및 충돌 가능성을 재구성하여 상기 시계열 그래프를 작성하고 상기 디스플레이를 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 해상교통 관제에 대한 시뮬레이션이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 관제시스템은,
    기존의 관제시스템에 상기 시계열 그래프를 작성하여 표시하도록 구성되는 전용의 프로그램 또는 처리모듈을 설치하여 구성됨으로써,
    별도의 하드웨어를 구성할 필요 없이 저렴한 비용으로 용이하게 구현 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템.
  14. 복수의 선박간 또는 복수의 선박과 장애물간의 충돌 가능성 여부를 일일이 식별하고 예방조치를 취해야 함으로 인해 관제대상이 되는 선박의 수가 증가할수록 업무수행의 복잡도가 급격히 상승하는 문제가 있었던 종래기술의 해상교통 관제시스템(VTS)들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 다중 선박간 충돌회피 관제방법에 있어서,
    청구항 1항 내지 청구항 13항 중 어느 한 항에 기재된 시계열 그래픽 표시를 이용한 다중 선박간 충돌회피 관제시스템을 이용하여 선박 간의 충돌 발생 및 선박과 장애물 간의 충돌 발생을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 선박간 충돌회피 관제방법.
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