KR101170094B1 - 다중 선박 충돌회피 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 선박 충돌회피 제어 시스템에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 다중 선박 충돌회피 제어 시스템은, 선박의 속도를 측정하는 자이로 센서; 상기 선박의 현위치를 측정하는 GPS 모듈; 베이즈 추정(Bayesian Estimation)에 의해 상기 선박의 현위치 및 속도를 고려하여 현시점부터 일정시점까지 주변의 물체와의 충돌 위험도를 계산하는 연산부; 및 상기 충돌 위험도를 고려하여 상기 주변의 물체와의 충돌회피를 위한 가상의 행동공간을 구성하고, 상기 가상의 행동공간을 대상으로 최적화 기법을 적용하여 상기 가상의 행동공간 중에서 최적의 경로를 상기 선박의 향후 경로로 결정하는 충돌회피 설계부를 포함하며, 상기 선박의 향후 경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 선박 충돌회피 제어 시스템{System Controlling Collision Evision for Multiple Traffic Vessels}

본 발명은 선박 제어 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 안전하고 효율적인 운항 경로를 제공할 수 있는 다중 선박 충돌회피 제어 시스템에 관한 것이다.

최근, 선박은 인적요인에 의한 해난사고를 방지하고, 보고 효율적이고 안전한 운행을 위해서 자동운항방식을 적용하고 있다. 선박의 자동운항은 복수의 운행물체가 서로 충돌할 수 있는 상황에서 서로 간의 안전거리를 확보하면서 최적 경로를 이용하여 최종목적지까지 운항할 수 있도록 지원하는 충돌회피를 포함한다.

종래의 선박 시스템은 충돌회피를 위하여 각 대상이 그 모임에 속하는 정도를 수학적으로 표현하는 퍼지 이론을 사용하였다. 그런데, 퍼지 이론은 계산에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 해상환경처럼 자주 변화하는 환경에서는 적용능력이 떨어지므로, 선박 운항에 적용되기에는 위험하다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 베이즈 추정을 이용하여 충돌 위험도를 산출하고, 이를 고려하여 회피 경로를 설계할 수 있는 다중 선박 충돌회피 제어 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른 다중 선박 충돌회피 제어 시스템은, 선박의 속도를 측정하는 자이로 센서; 상기 선박의 현위치를 측정하는 GPS 모듈; 베이즈 추정(Bayesian Estimation)에 의해 상기 선박의 현위치 및 속도를 고려하여 현시점부터 일정시점까지 주변의 물체와의 충돌 위험도를 계산하는 연산부; 및 상기 충돌 위험도를 고려하여 상기 주변의 물체와의 충돌회피를 위한 가상의 행동공간을 구성하고, 상기 가상의 행동공간을 대상으로 최적화 기법을 적용하여 상기 가상의 행동공간 중에서 최적의 경로를 상기 선박의 향후 경로로 결정하는 충돌회피 설계부를 포함하며, 상기 선박의 향후 경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 베이즈 추정 기법을 이용하여 충돌 위험도를 추정함으로써, 선박 운항의 위험 부담을 낮출 수 있으며, 안전하고, 효율적인 회피 경로를 설계할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 선박 충돌회피 제어 시스템을 도시한 구성도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 선박 충돌회피 제어 시스템을 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 선박 충돌회피 제어 시스템(10)은 자이로 센서(110), GPS 모듈(120), 연산부(130) 및 충돌회피 설계부(140)를 포함하며, 일 선박에 구비된다.

자이로 센서(110)는 일 선박의 운항속도를 측정하며, GPS 모듈(120)은 일 선박의 현위치를 측정한다.

연산부(130)는 일 선박의 운항속도와 현위치를 고려하여 일 선박의 주변 물체와의 충돌 위험도를 베이즈 추정 기법(Bayesian Estimation Technique)으로 추정한다. 여기서, 베이즈 추정 기법은 주어진 학습데이터인 현위치 및 속도의 각 개체가 특정 클래스에 속할 확률을 예측하는 알고리즘이다.

연산부(130)는 각 입력 변수들 간의 독립을 가정하여 사후 확률인 충돌 위험도를 계산한다.

예를 들어, 연산부(130)는 베이즈 추정 기법에 따른 하기의 수학식 1에 의하여 충돌 위험도를 산출할 수 있다. 여기서, X는 선박의 속도, CPi는 m개의 후보지점이다.

연산부(130)는 주변 물체가 타 선박일 때, 일 선박의 현위치와 속도는 물론, 타 선박의 현위치와 속도를 이용하여 베이즈 추정에 의하여 충돌 위험도를 계산한다.

충돌회피 설계부(140)는 충돌 위험도를 고려하여 충돌 회피를 위한 가상의 행동공간을 재구성한 후, 추정된 행동공간을 대상으로 최적화 기법 예컨대, 유전자 알고리즘을 적용하여 가장 안전하고 효율적인 회피 경로를 결정한다.

한편, 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 다중 선박 충돌회피 제어 시스템(10)은 실시간으로 충돌 위험도를 계산하고, 지속적으로 회피 경로를 갱신하여 현재 상태에서 가장 효율적인 회피 경로를 제공할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 베이즈 추정 기법을 이용하여 충돌 위험도를 추정함으로써, 선박 운항의 위험 부담을 낮출 수 있으며, 안전하고, 효율적인 회피 경로를 설계할 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 선박의 속도를 측정하는 자이로 센서;
   상기 선박의 현위치를 측정하는 GPS 모듈;
   베이즈 추정(Bayesian Estimation)에 의해 상기 선박의 현위치 및 속도를 고려하여 현시점부터 일정시점까지 주변의 물체와의 충돌 위험도를 계산하는 연산부; 및
   상기 충돌 위험도를 고려하여 상기 주변의 물체와의 충돌회피를 위한 가상의 행동공간을 구성하고, 상기 가상의 행동공간을 대상으로 최적화 기법을 적용하여 상기 가상의 행동공간 중에서 최적의 경로를 상기 선박의 향후 경로로 결정하는 충돌회피 설계부를 포함하며,
   상기 선박의 향후 경로를 제공하는 것인 다중 선박 충돌회피 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
   상기 주변의 물체가 타 선박일 때, 상기 선박의 현위치와 속도는 물론, 상기 타 선박의 현위치와 속도를 이용하여 상기 베이즈 추정에 의해 상기 충돌 위험도를 계산하는 것인 다중 선박 충돌회피 제어 시스템.

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