KR101289349B1

KR101289349B1 - 해양 네비게이션시스템

Info

Publication number: KR101289349B1
Application number: KR1020130025818A
Authority: KR
Inventors: 문병대; 하태진; 민병국; 정희자; 박정민
Original assignee: (주)동하테크
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2013-07-29
Also published as: WO2014142403A1; US20160016646A1

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{Marine Navigation System.}

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.

없음.

상기 문제점을 해결하기 위한 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(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 포함한다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.

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 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 해양네비게이션관리장치 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 중앙제어수단 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양 네비게이션시스템의 스마트단말기에 출력되는 화면 예.

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, 주기 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 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),

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.

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.

100 : 해양네비게이션관리장치
200 : 방위계
300 : 수심측정기
400 : 수온측정기
500 : 속도측정기
600 : 풍향풍속계
700 : 조명장치
800 : 카메라부
900 : 마그네틱콤파스

Claims

해양 네비게이션시스템에 있어서,
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);
GPS위성으로부터 운항자의 선박 위치 정보를 수신하는 GPS수신부(105),
해양의 배경 형상, 주기 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 해양네비게이션관리장치(100);
해양네비게이션관리장치에서 제공되는 상태 정보 및 운항 정보를 해양 네비게이션 앱으로 실행시켜 디스플레이 화면에 출력시키는 스마트단말기(1000);를 포함하여 구성되는 해양 네비게이션시스템.
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.
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.
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.