[논문]선박자동식별시스템(AIS)과 XML을 이용한 선박위치정보 서비스

서민호; 김건웅

doi:10.6109/jkiice.2011.15.12.2590

선박자동식별시스템(AIS)과 XML을 이용한 선박위치정보 서비스
Vessel Positional Information Service using AIS and XML 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.15 no.12, 2011년, pp.2590 - 2598

서민호 (목포해양대학교 해양전자통신공학부) , 김건웅 (목포해양대학교 해양전자통신공학부)

초록
AI-Helper

AIS(선박자동식별시스템)는 인접한 선박의 정보를 서로 통신하여 해양사고를 예방하거나 대응할 수 있게 해주고, 해상의 다양한 정보를 다른 정보와 융합하여 새로운 정보를 창출할 수 있는 해양 정보시스템의 핵심이라 할 수 있다. 이러한 AIS정보는 많은 잠재적 정보를 담고 있지만, 저장과 관리의 미흡으로 사용하기 쉽지 않고, 또한 정보를 얻기 위해 반드시 AIS 송수신기가 있어야 한다. 본 논문에서는 이러한 AIS와 XML을 이용한 선박위치정보 서비스를 제안한다. 이를 위해 NMEA-0183으로 인코딩된 AIS 정보를 디코딩하여 데이터베이스로 저장하고, 인터넷 상에서 XML을 이용하여 정보를 탐색하는 서비스를 구축하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

AIS(Automatic Identification System) is a key of maritime information system to prevent maritime accident through communication among any adjacent ship and to establish information base by fusing information collected from ships with other information. The AIS information includes various potential information, but it is not easy to use due to insufficiency storing and management. Furthermore, we need AIS transponders to acquire the information. In this paper, we propose the vessel positional information service using AIS and XML. We decode the AIS information from the NMEA-0183 encoding data and store the AIS information to the database and provide the access service in the internet using XML.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

해양 정보 통신에서 AIS는 가장 중요한 정보교환 방법이라 할 수 있고, 이러한 AIS 정보의 효율적 저장과 접근의 용이성은 다양한 정보와의 융합, 가공을 위해서 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 AIS 정보와 XML을 이용하여 인터넷 상에서 관련 정보를 획득할 수 있는 선박위치정보 서비스를 제안하고 구현한 결과를 제시하였다. 수집된 AIS 정보의 사용을 위해서 XML을 사용하여 메시지 형식을 정의하고, 저장된 AIS 정보 접근을 위해서 질의문을 XML을 이용하여 전송하도록 하여 정보의 획득을 용이하게 하였다.
본 논문에서는 실시간으로 수집된 AIS 정보를 데이터베이스를 이용하여 저장하고, XML(eXtensible Mark-up Language)을 사용하여 수집된 AIS정보를 탐색할 수 있는 선박위치정보 서비스를 제안한다.

제안 방법

AIS 정보의 저장은 데이터베이스 접근의 편리함과 저장 공간의 효율적 사용을 위해서 마지막 위치와의 비교로 저장 여부를 결정하였다. 보다 안정적인 데이터 저장을 위해서 배의 속도와 시간에 따른 효율적인 데이터 저장 방법에 대한 추후 연구가 필요하다.
수집된 데이터는 데이터베이스에 저장한다. 데이터베이스는 날짜별로 구분하여 저장하게 하였다. 데이터베이스에는 처음 데이터 입력시간, 마지막으로 데이터가 도착한 시간, 항해상태, 선회율, 속도, 경도, 위도, 선수방향을 저장하고, 테이블의 이름을 선박의 MMSI를 이용하여 생성하고 저장되도록 하였다.
데이터베이스에는 처음 데이터 입력시간, 마지막으로 데이터가 도착한 시간, 항해상태, 선회율, 속도, 경도, 위도, 선수방향을 저장하고, 테이블의 이름을 선박의 MMSI를 이용하여 생성하고 저장되도록 하였다. 데이터베이스에 접근하는 시간을 줄이기 위해서 마지막에 도착한 데이터는 임시 데이터 영역에 저장하고, 새로운 정보가 도착하면 시간데이터를 비교하여 데이터수신주기가 2분 이상이면 움직임이 없는 선박으로 판단하여, 마지막으로 데이터가 도착한 시간만 갱신되게 하였다. 마지막 AIS 데이터를 갖고 있는 것은 새로운 정보를 데이터베이스를 사용하지 않고 바로 보내줄 수 있고, 데이터의 상태를 바로 비교할 수 있기 때문에 데이터베이스 접근 시간을 줄일수 있다.
데이터베이스는 날짜별로 구분하여 저장하게 하였다. 데이터베이스에는 처음 데이터 입력시간, 마지막으로 데이터가 도착한 시간, 항해상태, 선회율, 속도, 경도, 위도, 선수방향을 저장하고, 테이블의 이름을 선박의 MMSI를 이용하여 생성하고 저장되도록 하였다. 데이터베이스에 접근하는 시간을 줄이기 위해서 마지막에 도착한 데이터는 임시 데이터 영역에 저장하고, 새로운 정보가 도착하면 시간데이터를 비교하여 데이터수신주기가 2분 이상이면 움직임이 없는 선박으로 판단하여, 마지막으로 데이터가 도착한 시간만 갱신되게 하였다.
도착한 메시지는 시간에 따른 선박의 다양한 정보를 포함하고 있기 때문에, 선박의 MMSI번호를 태그로 이용하고, 각 메시지는 [shipais] 태그로 묶었다. 데이터는 수집한 모든 데이터가 포함되도록 하였다.
시리얼 포트를 통해 전송되는 AIS정보를 수신하여 6비트로 디코딩과정을 거치고, 비트단위의 데이터를 연산한 후, 속도, 위도 경도 등 정보를 XML로 서비스하도록 하였다. 또한, 수집된 AIS정보를 저장하여 관리하고, XML을 통해 질의 형식의 요청을 통해 저장된 정보에서 원하는 정보를 찾는 서비스를 제공하였다.
본 논문에서 제안하는 선박위치정보 서비스는 수집된 AIS 정보를 가공하여 XML형식으로 네트워크를 통해서 사용자에게 제공하고, 선박의 위치정보 뿐 아니라 다양한 운행정보, 날씨 등의 데이터와 융합된 해양 융합 정보 시스템의 구축과 사용을 용이하게 한다. 우선 육상의 기지국에서 선박의 AIS정보를 수신하여 디코딩하고, 가공된 정보 중 필요한 정보를 DB에 저장한 후 XML형식으로 네트워크를 이용하여 서비스한다.
본 논문에서는 AIS 정보와 XML을 이용하여 인터넷 상에서 관련 정보를 획득할 수 있는 선박위치정보 서비스를 제안하고 구현한 결과를 제시하였다. 수집된 AIS 정보의 사용을 위해서 XML을 사용하여 메시지 형식을 정의하고, 저장된 AIS 정보 접근을 위해서 질의문을 XML을 이용하여 전송하도록 하여 정보의 획득을 용이하게 하였다. 또한, 이러한 방식은 사용자의 인증과 보안에서도 향후 발전할 수 있는 구조로 되어 있다.
실제 AIS 송수신기를 통해 서버에서 데이터를 수집하고, 수집된 정보를 가공하여 네트워크를 통해 XML로 서비스하도록 구현하여 실험 하였다. 시리얼 포트를 통해 전송되는 AIS정보를 수신하여 6비트로 디코딩과정을 거치고, 비트단위의 데이터를 연산한 후, 속도, 위도 경도 등 정보를 XML로 서비스하도록 하였다. 또한, 수집된 AIS정보를 저장하여 관리하고, XML을 통해 질의 형식의 요청을 통해 저장된 정보에서 원하는 정보를 찾는 서비스를 제공하였다.
실제 AIS 송수신기를 통해 서버에서 데이터를 수집하고, 수집된 정보를 가공하여 네트워크를 통해 XML로 서비스하도록 구현하여 실험 하였다. 시리얼 포트를 통해 전송되는 AIS정보를 수신하여 6비트로 디코딩과정을 거치고, 비트단위의 데이터를 연산한 후, 속도, 위도 경도 등 정보를 XML로 서비스하도록 하였다.
본 논문에서 제안하는 선박위치정보 서비스는 수집된 AIS 정보를 가공하여 XML형식으로 네트워크를 통해서 사용자에게 제공하고, 선박의 위치정보 뿐 아니라 다양한 운행정보, 날씨 등의 데이터와 융합된 해양 융합 정보 시스템의 구축과 사용을 용이하게 한다. 우선 육상의 기지국에서 선박의 AIS정보를 수신하여 디코딩하고, 가공된 정보 중 필요한 정보를 DB에 저장한 후 XML형식으로 네트워크를 이용하여 서비스한다. 따라서 최종 단에 위치한 PC와 스마트폰 등에서도 이러한 정보를 쉽게 받아 볼 수 있게 된다.
이 메시지들은 공통된 데이터를 포함하고 있다. 이러한 데이터 중에서 DB에 저장하고 사용자에게 알려주는 데이터는 시간, 사용자ID(MMSI: Maritime Mobile Service Identity), 항해상태, 선회율, 속도, 경도, 위도, 선수방향으로 정하였다. 다른 데이터는 전자해도 표시에 영향이 없고, 유용성이 떨어진다.
이러한 저장된 AIS 정보를 네트워크를 이용하여 권한과 보안을 바탕으로 획득 할 수 있게 하기 위해 XML을 이용한 질의(query)를 이용하여 정보를 획득할 수 있게 한다. 질의를 위해 원하는 위치와 시간, 선박의 종류 등의 다양한 정보를 XML로 전송하고, 전송된 XML을 SQL(Structured Query Language)로 변환하여 정보를 탐색하고, 탐색된 정보를 XML로 변환하여 보내주면 사용자가 이를 수신하여 이용한다.

대상 데이터

데이터는 NMEA-0183 형식으로 “,”를 통해 데이터 구간이 나뉘어져 있다.

이론/모형

AIS는 무선통신의 충돌을 피하기 위하여 SOTDMA(Self-Organized Time Division Multiple Access)[3][5] 방식을 사용한다. SOTDMA는 동일 채널을 2,250개의 타임 슬롯으로 나누어 각 선박이나 AIS장비에 할당하고, 각기 주어진 시간간격으로 정보를 송신하면 다른 AIS에서 동시에 이를 수신한다.

후속연구

보다 안정적인 데이터 저장을 위해서 배의 속도와 시간에 따른 효율적인 데이터 저장 방법에 대한 추후 연구가 필요하다. 또한 XML을 이용한 AIS정보와 다른 데이터와의 융합 방안, 또한 그러한 융합 서비스를 사용자에게 제공하기 위한 인터페이스 설계와 구현이 계속 연구되어야 한다.
AIS의 저장된 정보를 통하여 선박의 진행 경로 통계나 통항량 예측, 다양한 실질적인 시뮬레이션이 가능하도록 할 수 있다. 또한 선박충돌사고의 정보도 담고 있어서, 추후 유사한 사고의 발생 방지와 대응 또한 가능 하게 해준다. 또한 e-navigation과의 정보 융합을 통해 다양한 해양정보서비스를 가능하게 하는 선박지능형시스템의 핵심이라 할 수 있다.
AIS 정보의 저장은 데이터베이스 접근의 편리함과 저장 공간의 효율적 사용을 위해서 마지막 위치와의 비교로 저장 여부를 결정하였다. 보다 안정적인 데이터 저장을 위해서 배의 속도와 시간에 따른 효율적인 데이터 저장 방법에 대한 추후 연구가 필요하다. 또한 XML을 이용한 AIS정보와 다른 데이터와의 융합 방안, 또한 그러한 융합 서비스를 사용자에게 제공하기 위한 인터페이스 설계와 구현이 계속 연구되어야 한다.
다른 정보와 융합하지 않은 AIS 정보만의 독립성을 살려서, 추후에 다른 정보와의 융합을 손쉽게 할 수 있으며, XML을 이용 하기 때문에 별도의 가공 없이도 AIS 정보를 사용할 수 있다. 향후 육상에서의 효율적인 정보사용과 융합에 사용될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AIS는 무선통신의 충돌을 피하기 위하여 무엇을 사용하는가?	AIS는 무선통신의 충돌을 피하기 위하여 SOTDMA(Self-Organized Time Division Multiple Access)[3][5] 방식을 사용한다. SOTDMA는 동일 채널을 2,250개의 타임 슬롯으로 나누어 각 선박이나 AIS장비에 할당하고, 각기 주어진 시간간격으로 정보를 송신하면 다른 AIS에서 동시에 이를 수신한다.
	선박자동식별시스템의 정보의 활용을 높이기 위해서는 무엇이 필요한가?	그러나 이러한 AIS 정보의 활용을 높이기 위해서는 인터넷 등을 통해 AIS 정보를 쉽게 접근하고 사용할 수 있는 방법과 정보의 효율적 저장, 저장된 정보의 효율적 탐색을 위한 서비스가 필요하다.
	선박자동식별시스템은 무엇인가?	선박자동식별시스템(AIS : Automatic Identification System)은 선박의 사고를 방지하고 운항정보, 항만 보고를 위하여 선박간이나 육상과 정보를 교환하며 300톤 이상의 배에서는 의무적으로 사용하게 되어 있는 국제 표준 시스템이다[1][2].

참고문헌 (9)

AIS 시스템의 현황과 개선 방안에 관한 연구, 박계각, 정재용, 이주환, 서기열, 해양환경안전학회 춘계 학술발표회 , 2005년.
선박자동식별장치(AIS) 활용방안에 관한 연구, 양원재, 정중식, 임정빈, 안영섭, 해양환경안전학회 춘계학술발표회, 2003년.
AIS and Long Range Identification & Tracking, William R. Cairns, The Journal of Navigation PP 181-189, 2005.
선박자동식별장치(AIS) 기반 해상교통량 조사.분석 시스템 개발에 관한 연구 논문, 김창민, 정재용, 김철승, 해양환경안전학회 춘계학술발표회, 2008년.
AIS Adding New Quality to VTS System, Ingo Harre, J Naving 53:527-539, 2000.
선박위치추적시스템을 위한 무선통신망 구축 방안, 김병옥, 한국해양정보통신학회 춘계종합학술대회, 2000.
Automatic Identification System(AIS): Data Reliability and Human Error Implications, Abbas Harati-Mokhtari, The Journal of Navigation, 60, 373-389, 2007.

상세보기
항로표지 AIS의 제어모듈 및 통신프로토콜 구현, 진형두, 최조천, 목포해양대학교 전자통신공학과 대학원 학위논문, 2009년 7월.
Beginning XML, Hunter, Watt, Rafter, Cuckett, Ayers, Chase, Fawcett, Gaven, Patterson, SciTech, 2005.

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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