항로표지는 선박에 대하여 등광, 형상, 색채, 음향, 전파 등을 수단으로 운항 선박에게 위치, 방향 및 장애물의 위치 등을 알려주는 항행보조시설 일체를 의미하며, 주야간 선박항행의 안전을 위한 기본 수단이다. 예인선은 안전을 위해 종류별 최소 설비요건을 마련하여 사고를 대비하고 있지만, 예인삭의 길이, 조류의 영향, 상대적으로 중량이 큰 부선의 타력으로 인한 영향 등으로 예인선과 선회권이 달라, 변침 시 부선이 예인선을 따라가지 못하여 등부표와 추돌하는 사고가 발생하기도 한다. 본 연구의 목적은 두 선박의 물리적 관계를 분석하여 예인선 열을 식별하고 등부표와의 위험을 항로표지 관리운영 시스템을 통해 전파하는 기초 시스템을 제시하는데 있다. 연구를 통해 예부선의 사전 식별 가능성을 확인하였고, 위험 전파를 위한 메시지를 설계하고 모의 시스템을 통한 위험 전파 및 전자해도 상에 위험을 표시하였다.

The Korean e-Navigation system is a Korean approach to correspond with implementation of IMO e-Navigation. It provides five services, among them SV20 service, a ship remote monitoring system that collects and processes sensor information related to fire, navigation, and seakeeping performance safety. The system also detects abnormal conditions such as fires, capsizing, sinking, navigation equipment failure during navigation, and calculates the safety index and determines the emergency level. According to emergency level, it provides appropriate emergency response guidance for the onboard operator. The fire safety module is composed of three sub-modules; each module is the safety index sub-module, the emergency level determination sub-module and emergency response guidance sub-module. In this study, operational concept of the fire safety module in SV20 service is explained, and fire safety assessment factors are estimated, to calculate the fire safety index. Fire assessment factors included ‘Fire detector position factor,’ ‘Smoke diffusion rate factor,’ and ‘Fire-fighting facilities factor.’

IMO introduced the concept of e-Navigation and proposed MSPs(Maritime Service Portfolios) concept to reduce marine accidents, to improve efficiency of ship operation, port operation, and ship operation technology. Korean e-Navigation defines S1 ~ S5 services, as the service concept focused on domestic e-Navigation service corresponding to IMO MSPs, and is constructing a system as an ongoing project. S2 service (onboard system remote monitoring service) among the concepts of Korean e-Navigation services, is a service concept that judges the emergency level according to risk if an abnormal condition occurs during navigation, and provides corresponding guidance to accident ships based on emergency level. The purpose of this paper is to provide a basic architecture proposal of Korean e-Navigation S2 service navigation safety module, based on the S2 service operation concept. To do this, we conducted a questionnaire survey to ask experts with experience with sailors, to respond to the subjective risk experienced by sailors considering effects of anomalies, including equipment failure relative to sailing and navigational safety. Risk level for each abnormal condition was classified. The basic algorithm design of the navigation safety module is composed of safety index (SI) calculation module based on results of questionnaire and expert opinions, safety level (SL) determination module according to safety index, and corresponding guidance generation module according to safety level. To conduct basic validation of basic architecture of the navigation safety module, simulation of the ship anomaly monitoring was performed, and results have been revealed.

Common Maritime Data Structure (CMDS) is commonly used by shore and ship users in e-Navigation data domain. In the overarching of e-Navigation architecture, IHO uses S-1XX, a digital exchange standard for next-generation marine information, as data exchange standard. The current CMDS has the advantage of intuitively recognizing the overall structure of e-Navigation. However, it has disadvantage in that it does not allow stakeholders to easily understand benefits that e-Navigation can provide when implementing e-Navigation. In this study, the direction of improving existing system for effective e-Navigation implementation was proposed considering RCOs (Risk Control Options) with expected composition of ship/ shore/ communication system by sector.

IMO introduced e-Navigation concept to improve the efficiency of ship operation, port operation, and ship navigation technology. IMO proposed sixteen MSPs (Maritime Service Portfolio) applicable to the ships and onshore in case of e-Navigation implementation. In order to meet the demands of the international society, the system implementation work for the Korean e-Navigation has been specified. The Korean e-Navigation system has five service categories: the S2 service category, which is a ship anomaly monitoring service, is a service that classifies emergency levels according to the degree of abnormal condition when a ship has an abnormality in ship operation, and provides guidance for emergency situations. The navigation safety module is a sub-module of the S2 service that determines the emergency level in case of navigation equipment malfunctioning, engine or steering gear failure during navigation. It provides emergency response guidance based on emergency level to the abnormal ship. If an abnormal condition occurs during the ship operation, first, the ship shall determine the emergency level, according to the degree of abnormality of the ship. Second, an emergency response guidance is generated based on the determined emergency level, and the guidance is transmitted to the ship, which helps the navigators prevent accidents and not to spread. In this study, the operational concept for the implementation of the Korean e-Navigation system is designed and the concept is focused on the navigation safety module of S2 service.

최근 해양 사고 및 그 피해가 증가함에 따라 선박의 안전 항해에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 해양 사고에 대한 규제를 강화 하고, 최신의 IT 기술들을 적용한 다양한 항해 장비들을 개발하여 항해사의 안전운항을 지원하고 있다. 그러나 너무 복잡하고 많은 정보를 무 분별하게 제공하는 경우가 많아 오히려 항해사의 의사결정에 방해가 되는 경우가 있어 정보를 표시하고 서비스하는 효율적인 방법에 대한 연 구가 필요한 실정이다. 이러한 배경으로 본 논문에서는 다양한 항해정보를 보다 직관적으로 제공하기 위한 방법으로 증강현실 기술을 적용하 였으며, 이를 통해 항해사가 신속하고 정확한 의사결정을 내릴 수 있도록 지원하는 증강현실 기반의 차세대 항해지원 시스템을 제안한다. 또 한, 구현된 요소 기능들은 선박운항 시뮬레이터 및 실선 시험을 통해 시스템의 적용 가능성과 효용성을 검증하였다.

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.

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.

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.

This paper describes performance improvement of GPS/DR Integration system using area decision algorithm and vehicle movement information. In GPS signal blockage area, i.e., tunnel and underground parking area, DR sensor errors are accumulated and navigation solution is gradually diverged. We use the car movement information according to moving area to correct the DR sensor error. Also, vehicle movement is decided as stop, straight line, turn and movement changing region through DR sensor data analysis. The car experiment is performed to verify the supposed method. The results show that supposed method provides small position and heading error than previous method.

In near future, more congested and dangerous marine traffic environment due to the rapid marine traffics increase and ship handling difficulty by enlargement of ship size is predicted. In this paper, an navigation supporting system proposal made to enhance the safe navigation by providing the collision avoidance informations to the navigator via marine traffic environment assessment. Proposed navigation supporting system displays results of marine traffic environment assessment, degree of the dangers and gives reason of danger which is enhance situational awareness of navigator. For this purpose, results of marine traffic environment assessment which is obtained via real time assessment sent to the designated server and through the connection with navigation supporting system navigator being enable to see all those informations on the computer screen Navigator would utilize those information to make a decision in the difficult waterways and thus safe navigation could be enhanced.

As a method to reduce collision accidents of ships at sea, this paper suggests an expert system for collision avoidance and navigation (hereafter "ESCAN"). The ESCAN is designed and developed by using the theory and technology of expert system and based on the information provided by AIS and RADAR/ARPA system. In this paper the ESCAN is composed of four(4) components; Facts/Data Base in charge of preserving data from navigational equipment, Knowledge Base storing production rules of the ESCAN, Inference Engine deciding which rules are satisfied by facts or objects, User System Interface for communication between users and ESCAN. The ESCAN has the function of real--time analysis and judgment of various encountering situations between own ship and targets, and is to provide navigators with appropriate plans of collision avoidance and additional advice and recommendation This paper, as a basic study, is to introduce the basic design and function of ESCAN.

E-navigation 전략의 핵심 장비인 전자해도표시시스템(ECDIS)과 선박자동식별장치(AIS)등의 출현으로 항해사는 전자항해 방식에 적응하며 편리성과 효율성으로 인해 전자항해장비에 의존하게 되었다. 현재의 첨단항해장비는 e-input인 측위정보가 필요하나, 신뢰할 수 있는 측위정보는 제한되어 있으며 고정적이라 할 수 있다. 결과로 첨단항해장비의 운용 및 해양분야의 위치정보 이용을 위해 주 측위시스템의 고장에 대비한 백업 측위시스템이 필요하게 되었다. 즉, 주 측위시스템에 고장이 발생하여 측위시스템으로부터 위치정보를 제공받지 못할 경우, 전파측위시스템 이외의 측위도구를 준비하여야 한다. 본 연구에서는 항만 내 항해 및 위치정보 서비스의 요구를 만족하기 위해 측위시스템을 분석하여 주시스템, 백업시스템의 적절한 조합을 통해 항만측위시스템 이중화 설계를 목적으로 한다.

In this paper, we develope the navigation system for patrol robots in indoor environment. The proposed system consists of PDA map modelling, a localization algorithm based on a global position sensor and an automatic charging station. For the practical use in security system, the PDA is used to build object map on the given indoor map. And the builded map is downloaded to the mobile robot and used in path planning. The global path planning is performed with a localization sensor and the downloaded map. As a main controller, we use PXA270 based hardware platform in which embedded linux 2.6 is developed. Data handling for various sensors and the localization algorithm are performed in the linux platform. Also, we implemented a local path planning algorithm for object avoidance with ultra sonar sensors. Finally, for the automatic charging, we use an infrared ray system and develop a docking algorithm. The navigation system is experimented with the two-wheeled mobile robot using North-Star localization system.

본 논문은 기상 예보 및 목측 관측의 파랑 정보를 이용한 운항 선박의 최적 항로 평가 시스템 개발에 관한 내용을 다룬다. 예로부터 선장 및 항해사는 경험적으로 기상과 선박 상태를 고려하여 최적의 항로를 선택하여 항해하여 왔다. 이는 선장의 경험을 바탕으로 해류나 파랑에 대한 기상 예보 정보를 활용하여 최적항로를 결정하는 것으로 아직까지 선상에서 항로 결정을 보조해주는 디지털화한 시스템은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 선박의 운항 효율성과 안전성 관점에서 구성되어져 있는 선상 최전 항로 평가 시스템을 소개한다. 효율적인 항해를 위해서는 도착예정시긴 및 연료소모량을 최소로 하는 최적 항로를 구한다. 이는 선박의 파랑 중 부가저항에 기초를 둔 선속 저하 및 마력 증가를 고려하여 계산한다. 안전성 관점에서는 3D 판넬법에 기포를 둔 선박의 내항 계산을 본 시스템에서 구현하여 내항 평가를 수행한다. 기본적으로 기강 예보는 본 시스템을 구동하기 위해 우선적으로 준비되어져야만 한다.

In this paper, an INS compensation algorithm is proposed using the accelerometer from IMU. First, we denote the basic INS algorithm and show that how to compensate the position error when low cost IMU is used. Second, considering the ship's characteristic and ocean environments, we consider with a drift as a periodic external environment change which is affected with exact position. To develop the compensation algorithm, we use a repetitive method to reduce the external environment changes. Lastly, we verify the proposed algorithm through the experiments, where the acceleration sensor is used to acquire real data.

본 연구의 목표는 GPS(Global Positioning System)을 이용한 3차원 네비게이션 시스템을 개발하여 원하는 목적지까지의 경로를 실시간으로 도로 전경과 동일한 3차원 영상으로 살펴봄으로써 운전자를 효과적으로 도울 수 있도록 하는 것이다. 실제 도로에서 일정 간격을 두고 촬영한 파노라마 실사 영상에 TIP 기법을 적용하여 가상환경을 구축하고 이들 사이의 부드러운 전이를 통해 사진과 같은 품질의 3차원 영상을 보여준다. 개발된 시스템은 2차원 네비게이션 모듈을 가지며 최적 경로 탐색 및 도로 상황 예측 기능을 제공한다.