Search

KR-20260061349-A - support system for vessel operation and ship having the same

KR20260061349AKR 20260061349 AKR20260061349 AKR 20260061349AKR-20260061349-A

Abstract

본 발명은 선박 운항 지원 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 선박에 마련되며 주변의 영상을 수집하는 복수 개의 영상 획득부; 상기 영상 획득부의 초기 파라미터를 보정 파라미터로 보정하는 파라미터 보정부; 상기 영상 획득부의 영상을 상기 보정 파라미터를 이용하여 시점 변환을 수행하고, 상기 시점 변환된 영상을 가공하여 가공 영상을 생성하는 영상 처리부; 상기 영상 획득부의 영상을 상기 영상 처리부로 전달하는 데이터 전달부; 및 상기 가공 영상을 출력하는 출력부;를 포함할 수 있다.

Inventors

  • 이호진
  • 전마로
  • 우주현

Assignees

  • 주식회사 아비커스

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20260401
Priority Date
20200508

Claims (15)

  1. 선박에 마련되며 주변의 영상을 수집하는 단계; 상기 선박 내 복수 개의 영상 획득부의 초기 파라미터를 보정 파라미터로 보정하는단계; 상기 영상 획득부의 영상을 상기 보정 파라미터를 이용하여 시점 변환을 수행하는 단계; 상기 시점 변환된 영상을 가공하여 가공 영상을 생성하는 단계; 및 상기 가공 영상을 출력하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 복수 개의 영상 획득부는, 상기 선박의 선수 구역, 선미 구역, 전방 구역 및 후방 구역 각각에 구비되는 것을 특징으로 하는, 선박 운항 지원 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 방법은, 동축 케이블을 이용하여 상기 영상을 아날로그 영상신호로 변환하는 단계; 인코더를 이용하여 상기 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하여 영상 처리부로 전달하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 초기 파라미터는, 상기 복수 개의 영상 획득부의 내부 파라미터 및 외부의 물체에 대한 정보를 기초로 하여 획득되는, 선박 운항 지원 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 보정하는 단계는, 상기 선박의 적어도 하나의 흘수값을 기초로 하여 상기 선박의 6자유도 운동 추정 값을 산출하는 단계; 및 상기 6자유도 운동 추정 값을 이용하여 상기 초기 파라미터를 상기 보정 파라미터로 보정하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 6자유도 운동 추정 값을 산출하는 단계는, 상기 선박에 대한 복수의 흘수값을 획득하는 단계; 상기 복수의 흘수값을 이용하여 가상의 평면을 작도하는 단계; 및 상기 가상의 평면을 기초로 하여 상기 6자유도 운동 추정 값을 산출하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 6자유도 운동 추정 값은, 상기 선박의 롤(Roll) 값, 피치(Pitch 값), 및 요(Yaw) 값을 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 초기 파라미터에 대한 보정 여부를 결정하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는, 상기 선박의 움직임에 대한 정보를 획득하는 단계; 및 상기 움직임에 대한 정보를 기초로 하여 상기 초기 파라미터에 대한 보정 여부를 결정하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는, 상기 선박의 움직임이 기 설정된 움직임 범위 내에 포함되는 것에 기초하여, 상기 초기 파라미터에 대한 보정을 수행하지 않는 것으로 결정하고, 상기 선박의 움직임이 기 설정된 움직임 범위에 포함되지 않는 것에 기초하여, 상기 초기 파라미터에 대한 보정을 수행하는 것으로 결정하는 단계;를 포함하는, 선박 운항 지원 방법.
  11. 선박에 마련되며 주변의 영상을 수집하는 복수 개의 영상 획득부; 상기 영상 획득부의 초기 파라미터를 보정 파라미터로 보정하는 파라미터 보정부; 상기 영상 획득부의 영상을 상기 보정 파라미터를 이용하여 시점 변환을 수행하고, 상기 시점 변환된 영상을 가공하여 가공 영상을 생성하는 영상 처리부; 상기 영상 획득부의 영상을 상기 영상 처리부로 전달하는 데이터 전달부; 및 상기 가공 영상을 출력하는 출력부;를 포함하는, 선박 운항 지원 시스템.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 복수 개의 영상 획득부는, 상기 선박의 선수 구역, 선미 구역, 전방 구역 및 후방 구역 각각에 구비되는 것을 특징으로 하는, 선박 운항 지원 시스템.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 데이터 전달부는, 상기 복수 개의 영상 획득부의 영상을 아날로그 영상신호로 전달하는 동축 케이블; 및 상기 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하여 상기 영상 처리부로 전달하는 인코더;를 포함하는, 선박 운항 지원 시스템.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 파라미터 보정부는, 상기 선박의 적어도 하나의 흘수값을 기초로 하여 상기 선박의 6자유도 운동 추정 값을 산출하고, 상기 6자유도 운동 추정 값을 이용하여 상기 초기 파라미터를 상기 보정 파라미터로 보정하는, 선박 운항 지원 시스템.
  15. 제11 항에 있어서, 상기 파라미터 보정부는, 상기 선박의 움직임에 대한 정보를 기초로 하여 상기 초기 파라미터에 대한 보정 여부를 결정하는, 선박 운항 지원 시스템.

Description

선박 운항 지원 시스템 및 이를 포함하는 선박{support system for vessel operation and ship having the same} 본 발명은 선박 운항 지원 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다. 선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다. 이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 중유(HFO) 또는 경유(MDO, MGO) 등의 오일연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 오일연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다. 그러나 최근에는, 오일연료 사용 시의 배기로 인한 환경 파괴 문제를 해소하기 위해, 액화천연가스(LNG)나 액화석유가스(LPG) 등의 가스연료를 사용하여 엔진이나 터빈 등을 구동해 추진하는 가스연료 추진 방식이 사용되고 있다. 특히 LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 가스연료로 LNG를 사용하는 방식이 LNG 운반선 외에 컨테이너선 등과 같은 다른 선박에도 적용되고 있다. 이와 같이 선박은, 화물의 운송 효율을 보장하는 기본 기능에서 더 나아가, 환경 오염을 억제하고 에너지 소비를 줄일 수 있도록, 운항 효율을 보장하는 수준까지 점차 발전해 나가고 있다. 이러한 발전 과정에 따라 운항을 효과적이고 심지어 자율적으로 제어할 수 있도록 하는 기술에 대한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 그러나 아직까지 선박에 적용된 사례는 많지 않은 것이 현실이며, 꾸준한 연구가 필요한 실정이다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 측면도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 평면도이다. 도 4 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 개념도이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이다. 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이다. 도 10 내지 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 개념도이다. 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이다. 도 14 내지 도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 개념도이다. 도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이다. 도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 선박 운항 지원 시스템의 출력 화면을 나타내는 도면이다. 도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 입자를 나타내는 도면이다. 도 22 및 도 23은 본 발명에 따른 선박 운항 지원 시스템의 출력 화면을 나타내는 도면이다. 도 24는 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이다. 도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 개념도이다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명은 이하에서 설명하는 선박 운항 지원 시스템은 물론이고, 해당 시스템이 탑재/내장되는 선박도 포함한다. 이때 선박이라 함은 화물이나 사람을 출발지에서 도착지까지 실어 나르는 상선/여객선과 같은 일반적인 선박 외에도, 해양에서 특정한 작업을 수행하기 위한 부유 구조물 등을 모두 포괄하는 개념일 수 있다. 또한 참고로 본 명세서에서, 본 발명의 시스템이 마련되는 선박을 자선이라 하며, 자선의 주변에 위치하는 물체로서 다른 선박이나 부유체, 육지, 교각과 같은 고정 구조물 등을 객체라 지칭함을 알려둔다. 또한 참고로 이하에서 길이방향은 전후방향과 동일한 의미이며, 폭방향과 좌우방향 역시 동일한 의미를 갖는다. 또한 이하에서 추정, 확인, 산출 등은 그 용어에도 불구하고 계산, 측정, 수신 및 이외 유사어들을 모두 포괄하는 것으로 해석될 수 있다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 평면도이다. 또한 도 4 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템의 개념도이다. 또한 도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 선박 운항 지원 시스템의 출력 화면을 나타내는 도면이고, 도 22 및 도 23은 본 발명에 따른 선박 운항 지원 시스템의 출력 화면을 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박 운항 지원 시스템(1)은, 영상 획득부(10), 데이터 전달부(20), 영상 처리부(30), 출력부(40)를 포함한다. 영상 획득부(10)는, 선박(200)에 마련되며 주변의 영상을 수집한다. 영상 획득부(10)는 복수 개로 마련되며, 아날로그 영상신호를 생성하는 단안 카메라 등으로 마련될 수 있다. 편의상 이하에서 본 발명의 영상 획득부(10)는 단안 카메라인 것을 가정하여 설명하도록 한다. 영상 획득부(10)는, 선박(200)의 주변 영상을 수집하기 위하여 선박(200)의 주변 방향을 바라보도록 마련되며, 수집된 영상은 후술하는 영상 처리부(30)에 의하여 가공 및 정합되어 하나의 가공 영상(300)으로 변환될 수 있다. 영상 처리부(30)가 생성하는 가공 영상(300)은 선박(200)의 상측에서 내려다보는 영상일 수 있으며, 이러한 영상의 생성을 위하여 복수 개의 영상 획득부(10)는, 적어도 부분적으로 영상이 겹쳐지도록 촬영할 수 있다. 또한 영상 획득부(10)는, 갑판(220) 상에 선실(221)을 갖는 선박(200)에 마련되며, 그 위치가 구체적으로 특정될 수 있다. 이에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조해 설명한다. 도 2 및 도 3을 참조할 때, 본 발명의 선박(200)은 내부에 화물을 적재하는 홀드(210)를 구비하며, 홀드(210)는 길이 방향으로 복수 개가 마련될 수 있다. 일례로 홀드(210)가 오일 등의 유체를 저장하는 카고탱크일 경우, 홀드(210)는 선내에 길이방향을 따라 4개 내지 8개로 마련될 수 있으며, 폭방향으로도 1개 이상 마련될 수 있다. 또한 선박(200)에는 갑판(220) 상에 선실(221)과 엔진 케이싱(222)이 마련되며, 선실(221)은 갑판(220)에서 선미에 구비될 수 있고, 선실(221)의 후방에 엔진 케이싱(222)이 마련될 수 있다. 즉 도면에 따를 때 선박(200)은 벌크선, 탱커선, 가스선 등일 수 있다. * *물론 본 발명의 선박(200)은 위와 같은 상선으로 한정되지 않으며, 선실(221)이 갑판(220)에서 길이방향으로 중앙부에 마련되는 컨테이너선 역시 포함될 수 있다. 다만 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박(200) 운항 시스템이 탑재되는 선박(200)은, 선수에서 선실(221)까지의 거리가 100m를 초과하는 선박(200)일 수 있다. 이러한 선박(200)은, 길이방향을 따라 선수, 선미, 중앙부로 구분될 수 있으며, 영상 획득부(10)는 선박(200) 주변에 대한 영상을 확보하기 위해 선수와 선미 및 선박(200)의 양측 등에 마련된다. 특히 영상 획득부(10)는 선수와 선미에 각각 구비되어 선박(200)의 전방 및 후방의 영상을 수집하고, 선박(200)에서 전후 방향으로 적어도 한 지점의 양측에 각각 구비되어 선박(200)의 좌우 영상을 수집할 수 있다. 선박(200)을 길이 방향으로 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이 선수 구역(A), 선미 구역(B), 전방 구역(C), 후방 구역(D)으로 구분할 수 있으며, 전방 구역(C)은 선수 구역(A)보다 뒤쪽에 위치하며 선수 또는 중앙부에 속하는 부분일 수 있고, 후방 구역(D)은 선미 구역(B)보다 앞쪽에 위치하며 선미 또는 중앙부에 속하는 부분이면서 선실(221)이 마련되는 부분일 수 있다. 이때 영상 획득부(10)는, 위 각 구역(A-D)에 적어도 1개씩 마련되어, 선박(200)의 주변 360도 영상을 모두 확보할 수 있다. 일례로 영상 획득부(10)는 선수 구역(A)과 선미 구역(B)에 각각 1개씩 마련되고, 전방 구역(C)과 후방 구역(D)에 각각 2개씩 선측에 마련될 수 있다. 또한 복수 개의 영상 획득부(10) 중 일부는 갑판(220)에 마련되며, 다른 일부는 갑판(220)보다 높은 위치에 마련될 수 있다. 영상 획득부(10)가 갑판(220)보다 상방에 마련되어 선박(200)의 외측 방향을 촬영하게 될 경우, 촬영된 영상을 선박(200)의 상측에서 내려다보도록 시점 변환하였을 때 해상도가 상대적으로 높게 이루어질 수 있다. 즉 영상 처리부(30)가 생성하는 가공 영상(300)을 고려할 때, 영상 획득부(10)는 높이가 높은 위치에서 촬영하는 것이 해상도 측면에서 바람직한데, 선박(200)의 경우 갑판(220) 위쪽으로 구조물이 많지 않아 복수 개의 영상 획득부(10)를 모두 동일하게 갑판(220)보다 높은 위치에 설치하는 것이 쉽지 않다. 따라서 본 실시예의 영상 획득부(10)는, 일부의 영상 획득부(10)를 갑판(220)보다 높은 위치에 마련하여 가공 영상(300)에서 해당 부분에 대한 해상도를 부분적으로 높일 수 있다. 일례로 선수 구역(A)에 마련되는 영상