근래 세계 각국에서는 기존의 항로표지와 선박자동식별장치(AIS)를 혼합한 형태의 항로표지용 AIS를 도입하여 해상 상태 및 위치 등의 정보를 수집 전달하는 방식의 시스템을 구축하고 있다. 우리나라 역시 국제 동향에 맞춰 항로표지용 AIS를 채택하여 활성화시키는 단계에 있다. 그 중 서해안은 해양교통 환경이 매우 빠르게 변화하고 있는 곳으로, 현재 인천 및 대산 해역에 항로표지용 AIS 시스템을 설치하여 운영하고 있다. 이 연구에서는 항로표지용 AIS 시스템의 국내 표준을 구축하기 위한 목적으로 현재 항로표지용 AIS 시스템을 운영 중인 두 해역의 운영 실태를 분석하고 그 개선안을 마련하고자 한다. 이를 위하여 국제 항로표지용 AIS 관련 규정 및 국외의 항로표지용 AIS 시스템 구축 사례를 조사하고 관리조직모듈, 구성모듈, 정보모듈, 기능모듈 및 협력모듈의 5가지 모듈을 나누어 두 해역의 운영 실태 분석 및 개선안을 제시한다. 그 개선안은 시스템 관리 구조 불일치 개선, 다수의 항로표지용 AIS 정보표시로 인한 관리자 및 이용자의 정보 혼란 해소, 불필요한 정보 수신 문제 개선, 항로표지용 AIS의 수신불능 등 기능상 문제 개선, 항로표지용 AIS 정보의 비활용도에 대한 개선 등이다.

항해사들이 선박을 운항하는 과정에서 수행하게 되는 인지작업을 체계적으로 분석한다는 것은, 선교장비들의 개선, 교육훈련 방법의 개발, 잠재적인 인적오류의 추출 등 다양한 안전항해를 위한 방안들을 마련하기 위한 기초 작업이다. 항공기나 원자력발전 시설과 같이 인적오류에 대해 많은 연구가 수행되어온 분야에서는 인지작업을 분석하기 위한 다양한 분석기법들이 개발되었고, 개발된 기법들을 적용해 왔다. 그러나 해양분야에서는 아직까지 인지작업분석에 대한 연구가 미진한 편이다. 본 연구에서는 선박운항과정에서 수행하는 인지작업을 체계적으로 분석할 수 있는 하나의 인지분석방법을 제안하였다. 제안된 분석방법은 선박운항의 특성들을 반영하고, 인지작업에 영향을 미치는 다양한 요인들을 고려할 수 있도록 개발되었다. 한편 사례분석으로서 컨테이너선 충돌사례에서의 인지작업을 제안된 방법으로 분석하였다.

국제해사기구(IMO)가 개발 중인 e-navigation은 사용자 요구사항으로부터 서비스 및 시스템 아키텍처를 개발하고 이를 기반으로 e-navigation에 필요한 서비스를 사용자에게 제공하는 일종의 전략이다. 지난 2011년 국제해사기구 NAV 57차 회의에서 채택한 포괄적 e-navigation 아키텍처는 e-navigation을 구성하는 선상 및 육상 시스템간의 포괄적 관계만을 나타내고 있으므로 e-navigation 서비스를 실질적으로 구현하기 위해서는 선상시스템용 상세 아키텍처 개발이 요구된다. 아키텍처 개발 시 중요사항으로 사용자 요구사항부터 격차, 해결책으로 이어지는 일련의 전략 요소들과 아키텍처가 연관성 및 추적성을 갖도록 해야 한다는 점이며 이는 IMO가 지속적이고 순환적인 개발 결과 검증을 요구하기 때문이다. 이런 점을 고려하여 본 논문에서는 e-navigation 사용자 요구사항을 분석한 기술트리를 작성하고 이에 포함된 기능들이 격차 분석 결과 및 잠정 해결책들을 만족하는지 여부를 비교 분석하기 위해 미국 국방부의 DoDAF 방법론을 적용하였다. 기술트리 기능들과 e-navigation 전략 요소 개발 내용과의 비교 분석 결과 도출된 아키텍처 요소를 정보 흐름 관계로 표현하여 e-navigation 선상 시스템을 위한 기술적 아키텍처를 제안하였다.

연안 해역에 분포하는 식생은 연안 생태계의 다양성을 유지하면서 해저에 고정되어 이들 연안식생은 파랑을 감쇠할 뿐 만 아니라 표사이동 및 해저변동을 저감하는 역할을 하고 있다. 이같은 관점에서 식생모형은 경관이나 연안해역에 영향을 최소화 하면서 파랑을 저감하거나 해저바닥을 안정시키는 효과적적인 방법 중의 하나이다. 본 연구에서는 파랑에 의한 항로 매몰특성을 해석하기 위해 수치 및 수리모형실험을 통해 검토하였으며 이를 위해 사용된 수치모형은 항로 전 후면부에 식생 유무에 따른 파랑감쇠 및 해저지형 변동 특성을 해석하기 위해 개발되었다. 수치모형실험의 결과와 비교를 위해 항로매몰 저감을 위한 식생모형의 효과를 파악하기 위하여 수리모형실험을 수행하였으며, 이들 실험 결과 식생이 항로 매몰 저감에 효과적임을 확인하였다. 그리고 수치 및 수리모형 실험 결과가 대체적으로 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다.

우리나라의 지문항해학은 1969년 윤여정은 지구과학, 항로표지, 수로도지, 조석 및 조류, 연안항법, 항정선항법 및 대권항법 등을 중심으로 실무적 경험과 학문적 이론에 입각하여 지문항해학 교재를 집필하였는데, 이것은 지금까지도 해기전문 인력을 교육하는 주요 교재로 이용되고 있다. 그러나 이 '지문항해학'의 일부 내용의 경우 해운선진국이라 할 수 있는 미국, 영국 및 일본에서 출판된 항해학관련 도서를 바탕으로 하였기 때문에 설명되는 과정에서 적용한 학술용어가 맞지 않거나 설명이 부족하여 독자의 이해부족과 오해를 초래하고 있다. 이 연구에서는 선박의 이동방향에 관한 기초 용어인 침로(Course)와 선수방향(Heading)이 가지고 있는 문제점과 논란의 원인을 분석하였고, 이론적 검토를 통하여 사용상 오류와 혼동을 방지할 수 있도록 용어의 개념을 새롭게 정립하였다.

주운수로 홍수기 수위 산정을 위하여 미 공병단에서 개발한 HEC-RAS 모형을 적용하였다. 아라뱃길은 다양한 수리구조물의 조작을 통하여 선박운항 및 홍수처리가 이루어지며 유입홍수, 한강수위, 그리고 서해조위 변동과 연계하여 귤현보, 서해배수문, 체절수문, 그리고 배수펌프장등의 대표적인 구조물 운영을 지원할 수 있는 홍수위 계산모형이 필요하다. 특히 서해배수문의 개도를 결정하기 위하여 외조위와 내수위 변동을 동시에 고려한 수문운영이 필요하여 HEC-RAS의 Rule-script 기능을 적용하여 이러한 특성을 반영하였다. 모형의 검보정을 위하여 2010년 9월 홍수사상을 적용하였으며 모형으로부터 계산된 수위값과 관측된 수위값이 서로 잘 일치함을 확인하였다. 본 연구에서 구축된 HEC-RAS모형은 홍수기 주운수로 운영에 기여할 것으로 판단된다.

In this paper we propose the method that detects moving objects in autonomous navigation vehicle using LRF sensor data. Object detection and tracking methods are widely used in research area like safe-driving, safe-navigation of the autonomous vehicle. The proposed method consists of three steps: data segmentation, mobility classification and object tracking. In order to make the raw LRF sensor data to be useful, Occupancy grid is generated and the raw data is segmented according to its appearance. For classifying whether the object is moving or static, trajectory patterns are analysed. As the last step, Markov chain Monte Carlo (MCMC) method is used for tracking the object. Experimental results indicate that the proposed method can accurately detect moving objects.

In order to improve the existing S-57 standard, International Hydrographic Organization(IHO) has developed S-100 standard, a Universal Hydrographic Data Model(UHDM) expanded from ISO 19100 series standard to hydrographic area, and is in the process of its implementation. International Maritime Organization(IMO) has established CMDS based on e-Navigation strategy data standard as International Association of Lighthouse Authorities(IALA) established IHDM based on aids to navigation data standard and each data standard is linked with the S-100 standard. Fundamental concept and core principles of S-100 standard is suitable not only for the development of a wide range of hydrographic data and service production standard, including the next generation ENC, but also the development of product specification of non-hydrographic area. This study has examined the operation principle of S-100 standard and analyzed its implementation process as e-Navigation data in relation with ENC. It also noted the utilization of S-100 standard based e-Navigation and its potential effect via examining the development cases of S-100 standard-based product specification, such as nautical publication, ship reporting and pilot request, digital routing guide, tide and water level transmission and other important data cases of e-Navigation field.

해양 분야에서 "e-Navigation"의 개념이 2005년 처음 소개된 이후, 최근 2~3년 전부터 국제해사기구(IMO)와 항로표지협회(IALA)에서 이행전략과 기술 표준화가 급속히 추진되고 있다. 특히 해상교통관제시스템(VTS : Vessel Traffic Service)은 항행지원정보교류가 가능한 육상국으로서 선박 통항의 안전과 효율성을 증진시키고 환경을 보호하는 e-Navigation의 핵심적 시스템으로 인식되고 있다. 최근 IALA VTS Committee에서는 출항에서 도착항까지 항행지원을 위하여 VTS 시스템간 정보 교류(IVEF:Inter-VTS Data Exchange Format)에 대한 요청으로 표준화가 진행되고 있다. 그러나 이러한 해상의 실시간 선박 교통흐름 정보는 국가적으로도 보안에 민감한 정보로서, 테러 등 역기능에 대한 우려가 있어, 안전한 정보교환은 필수적인 요소이다. 따라서 본 논문에서는 상호연동을 위한 보안 프로토콜을 설계하고 안전한 데이터 전송을 위한 보안 구조를 제시하고자 한다.

Robots have been used in many fields due to its performance improvement and variety of its functionality, to the extent which robots can replace human tasks. Individual feature and better performance of robots are expected and required to be created. As their performances and functions have increased, systems have gotten more complicated. Multi mobile robots can perform complex tasks with simple robot system and algorithm. But multi mobile robots face much more complex driving problem than singular driving. To solve the problem, in this study, driving algorithm based on the energy method is applied to the individual robot in a group. This makes a cluster be in a formation automatically and suggests a cluster the automatic driving method so that they stably arrive at the target. The energy method mentioned above is applying attractive force and repulsive force to a special target, other robots or obstacles. This creates the potential energy, and the robot is controlled to drive in the direction of decreasing energy, which basically satisfies lyapunov function. Through this method, a cluster robot is able to create a formation and stably arrives at its target.

This paper presents a localization system using ceiling images in a large indoor environment. For a system with low cost and complexity, we propose a single camera based system that utilizes ceiling images acquired from a camera installed to point upwards. For reliable operation, we propose a method using hybrid features which include natural landmarks in a natural scene and artificial landmarks observable in an infrared ray domain. Compared with previous works utilizing only infrared based features, our method reduces the required number of artificial features as we exploit both natural and artificial features. In addition, compared with previous works using only natural scene, our method has an advantage in the convergence speed and robustness as an observation of an artificial feature provides a crucial clue for robot pose estimation. In an experiment with challenging situations in a real environment, our method was performed impressively in terms of the robustness and accuracy. To our knowledge, our method is the first ceiling vision based localization method using features from both visible and infrared rays domains. Our system can be easily utilized with a variety of service robot applications in a large indoor environment.

울산항 도선구는 부산항과 더불어 우리나라 도선구 중 도선사가 승선하는 선박이 가장 많은 지역이며, 항로 배치가 단순한 편이지만 항로 주위에 부두가 인접하여 해상교통흐름의 혼잡도가 높은 항만이다. 울산항을 이용하는 선박은 아침저녁 시각대에 집중하여 밀집되어 있고, 지형적으로 길이가 긴 항로와 항로 부근에 인접한 부두, 정박지 등으로 인하여 여러 곳에서의 선박간 교차로 위험이 상존하는 해역이다. 이에 이 해역을 이용하고 있는 도선사의 관점으로 울산항 도선구 현황 및 통항선박의 위험요인에 대하여 조사 분석하였다. 또한 선박운항자의 조선 부담감을 정량화한 환경스트레스 모델을 이용하여 어느 해역에 조선 부담감이 존재하는지를 제시하여 도선사들이 어느 정도의 위험을 안고 도선을 수행하고 있는지 조사분석을 통하여 확인할 수 있었다. 또한, 본 연구를 통하여 대상해역을 통항하는 선박들이 지정항법을 따를 수 없는 원인 분석이 가능하게 되어 향후 대상해역 통항 안전 개선방안 마련이 가능할 것으로 판단한다.

최근 예부선의 규모가 커지고 등록 척수가 급증하고, 예부선 대부분이 10년 이상의 노후선박으로 사고의 위험성이 크다. 전체 해양사고 건수는 점차 줄어드는 추세이나, 예부선 관련 사고는 줄어들지 않고 있으며, 2010년 해양사고 분석보고서에 의하면 예부선 사고는 전년 동기대비 90% 이상 증가했고, 이 중 충돌사고 다수인 것으로 나타났다. 예부선 사고의 근본 원인 중 예부선 종사자(선원)의 수급 어려움과 이로 인한 종사자의 고연령 저학력 경향이 뚜렷하다. 본 논문에서는 고령 예부선 운항자의 안전운항 교육을 위해, 교육용 콘텐츠 표준 개발방법론에 따라, 교육대상자의 연령 및 승선환경을 고려한 다양한 안전운항 콘텐츠를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 안전운항 컨텐츠는 고령 예부선 운항자들에게 실질적인 도움을 주어 해양사고를 막는데 역할을 할 것으로 기대할 수 있다.

항만개발은 선박통항의 안전을 고려하여 계획되어야 한다. 따라서 해상교통 안전진단은 항만 개발계획 후 위험요소와 안전대책을 알아내기 위해 수행된다. 해상교통 안전진단의 선박조종 시뮬레이션은 실제 상황을 가상의 공간에서 재현하는 것이다. 재현을 위해 중요한 요소는 바람, 조류, 수심, 파랑, 안개와 같은 자연조건과 통항형태, 통항규제, 예선운용, 대상선박의 조종성능과 하중상태와 같은 통항조건으로 분류될 수 있다. 특히 통항조건의 통항형태에는 Target Ship방법과 Own Ship방법이 있으며 선박통항의 장애요인 파악과 안전대책 수립에 가장 중요한 요소이다. Target Ship방법과 Own Ship방법으로 각각 시뮬레이션을 수행한 결과 근접도, 제어도, 운항자의 평가에서 많은 차이가 있음을 확인하였다. 따라서 항만개발은 선박통항의 안전을 위해 Own Ship방법에 의한 선박조종 시뮬레이션의 결과가 고려되어야 한다.

오늘날 해상교역과 국제 혼승선박의 지속적인 증가로 선박의 안전운항을 위한 항로표지와 관련하여 우선 해사영어의 표준화 연구가 필요하다. 항로표지장비 및 용품 표준규격심의회 조직의 검토결과 현행 심의회의 활동만으로는 다양한 종류의 항로표지의 표준화를 충족시킬 수 없었고 실무적 진행을 위해서는 실무위원회가 항로표지의 종류별로 구성될 필요가 있기에, 조직원의 구성에 있어서는 표준규격 심의회의 유연성과 전문성을 조화시킨 민 관 학 연의 통합적 접근이 바람직하다. 항로표지와 관련해사영어의 표준화 방안의 연구결과에서 각과정마다 대상, 등급 및 학습목표가 제시 되었으며, 이 모든 과정에 적용될 수 있는 교육/훈련단계는 통역/커뮤니케이션의 근본원리를 적용한 난이도에 따라 구분되었다. 본 논문의 기여는 항로표지와 관련한 제도정비의 근본이 되는 관련해사영어의 우선적 표준화 방안을 제시하여 현재 해사분야에서 실무전문성이 결여된 시청각 영어교육훈련의 문제점을 해결하기 위한 최초의 방안구축에 있다.

An increasing number of researches and developments for personal or professional service robots are attracting a lot of attention and interest industrially and academically during the past decade. Furthermore, the development of intelligent robots is intensively fostered as strategic industry. Until now, most of practical and commercial service robots are worked by remotely operated controller. The most important technical issue of remote control is a wireless communication, especially in the indoor and unstructured environments where communication infrastructures might be destroyed by various disasters. Therefore we propose a multi-robot following navigation method for securing the valid communication distance extension of the remote control based on WPAN(Wireless Personal Area Networks). The concept and implementation of following navigation are introduced and the performance verification is performed through real navigation experiments in real or test-bed environments.

게임 캐릭터와 객체들이 상호작용하는 지형은 가상세계를 구성하기 위한 필수 요소이다. 지형을 제작할 때 많은 갱신 작업과 시간이 들어가는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 실제 지형을 촬영한 데이터로부터 가상 공간의 3D 지형을 생성하기 위한 3D 지형 재구축 시스템을 제안한다. 제안시스템에서는 스테레오 카메라로 촬영하고, 레이져 스캐너로 실측한 3차원 지형 데이터를 기반으로 생성된 그리드 기반의 높이 맵(Height Map)과 로봇의 항법정보 중 z축과 x축 방향 벡터를 이용해 가상공간의 중심인 월드좌표계에 맞게 로테이션을 수행하여 축의 방향을 일치시키고, 로봇 중심의 좌표계에서 월드 좌표계로의 이동 벡터를 각 포인트에 더하여 최종적으로 월드좌표계에 맞게 변환한다. 이후 무방향성 그래프를 사용하여 지형 데이터를 관리하면서 가상공간에서 필요한 부분에만 동적으로 지형 메쉬를 생성한다. 이때 지형 데이터의 오류를 보정하여 메쉬를 올바르게 갱신한다. 실험에서는 제안 시스템이 지형 재구축을 완료할 때까지 일정한 주기로 FPS를 확인하고, 완성된 지형을 가시화하여 품질을 검토하였다. 지형의 전체 크기를 알 수 없거나, 실시간으로 지형의 크기가 변화하는 환경에서는, 제안된 시스템이 쿼드트리를 사용한 지형 관리보다 지형 크기가 작을 때 3배정도의 높은 FPS를 보이나, 지형이 아주 클 때는 평균 40% 정도 나은 실행 성능을 가진다. 최종적으로는, 실측한 지형의 모양을 그대로 유지하면서 가시화하고 있다. 본 연구에서 제안한 시스템을 이용하여 게임에 이용할 지형 데이터를 실시간으로 자동 생성하여 게임에 이용하거나, 실제 지형을 배경으로 필요한 영화의 CG 작업에 활용하는 등의 응용 방안을 고려해 볼 수 있다.

A gradient method can provide a global optimal path in indoor environments. However, the optimal path can be often generated in narrow areas despite a sufficient wide area which lead to safe navigation. This paper presents a novel approach to path planning for safe navigation of a mobile robot. The proposed algorithm extracts empty regions using a ray-casting method and then generates temporary waypoints in wider regions in order to reach the goal fast and safely. The experimental results show that the proposed method can generate paths in the wide regions in most cases and the robot can reach the goal safely at high speeds.

Various robot platforms have been designed and developed to perform given tasks in a hazardous environment for the purpose of surveillance, reconnaissance, search and rescue, and etc. We have considered a terrain adaptive hybrid robot platform which is equipped with rapid navigation on flat floors and good performance on overcoming stairs or obstacles. Since our special consideration is posed to its flexibility for real application, we devised a design of a transformable robot structure which consists of an ordinary wheeled structure to navigate fast on flat floor and a variable tracked structure to climb stairs effectively. Especially, track arms installed in front side, rear side, and mid side are used for navigation mode transition between flatland navigation and stairs climbing. The mode transition is determined and implemented by adaptive driving mode control of mobile robot. The wheel and track hybrid mobile platform apparatus applied off-road driving mechanism for various professional service robots is verified through experiments for navigation performance in real and test-bed environment.

For indoor mobile robots, the performance of autonomous navigation is affected by a variety of factors. In this paper, we focus on the characteristics of indoor absolute positioning systems. Two commercially available sensor systems are experimentally tested under various conditions. Mobile robot navigation experiments were carried out, and the results show that resultant performance of navigation is highly dependent upon the characteristics of positioning systems. The limitations and characteristics of positioning systems are analyzed from both quantitative and qualitative point of view. On the basis of the analysis, the relationship between the positioning system characteristics and the controller design are presented.