선박의 교통을 관리하는 관할구역이 항계내에서 연안해역으로 확대되는 개념으로 변해가고 있는 추세로 연안해역의 교통량과 해운, 수산 및 해양산업의 발전에 따른 해난사고로 인한 인명 및 환경피해의 심각성이 증대되고 있다. 따라서 선박의 안전항해와 항만 입출입 선박의 안전확보를 위한 원조시설로 AIS를 육상국, 무인등대, 부표, 해상시설물 등의 항로표지에 설치하는 AIS를 도입하여 관리 운영 및 유지보수에 있어서 보다 효율적인 방법으로 운용하고 있으며, EU, 미국, 일본 등에서는 관련 장비로 AtoN AIS(Aids to Navigation AIS : 항로표지 AIS) 설비를 개발하여 항로표지시설에 적용하였다. 무인화에 따른 운용, 유지 관리 및 확인 등이 어려운 항로표지 및 항해안전 시설에 적용하여 실시간으로 해양환경 및 해상의 교통상황 정보를 육상국에 제공하며, 항로표지 시설의 원격관리는 물론 주변의 항해 선박들에게 해상안전정보를 제공하는 AtoN AIS 에 부가되는 인터페이스와 데이터교환을 위한 메시지전송 프로토콜에 대하여 연구하였다.
선박의 교통을 관리하는 관할구역이 항계내에서 연안해역으로 확대되는 개념으로 변해가고 있는 추세로 연안해역의 교통량과 해운, 수산 및 해양산업의 발전에 따른 해난사고로 인한 인명 및 환경피해의 심각성이 증대되고 있다. 따라서 선박의 안전항해와 항만 입출입 선박의 안전확보를 위한 원조시설로 AIS를 육상국, 무인등대, 부표, 해상시설물 등의 항로표지에 설치하는 AIS를 도입하여 관리 운영 및 유지보수에 있어서 보다 효율적인 방법으로 운용하고 있으며, EU, 미국, 일본 등에서는 관련 장비로 AtoN AIS(Aids to Navigation AIS : 항로표지 AIS) 설비를 개발하여 항로표지시설에 적용하였다. 무인화에 따른 운용, 유지 관리 및 확인 등이 어려운 항로표지 및 항해안전 시설에 적용하여 실시간으로 해양환경 및 해상의 교통상황 정보를 육상국에 제공하며, 항로표지 시설의 원격관리는 물론 주변의 항해 선박들에게 해상안전정보를 제공하는 AtoN AIS 에 부가되는 인터페이스와 데이터교환을 위한 메시지전송 프로토콜에 대하여 연구하였다.
Current is change to concept that management traffic of ship os magnified gradually to near shore waters from harbor. Therefore, introducing the technology of AIS in the ground station, lighthouse, bouy, sea facilities etc.. that is support equipment for safety sailing of ship and safety security of...
Current is change to concept that management traffic of ship os magnified gradually to near shore waters from harbor. Therefore, introducing the technology of AIS in the ground station, lighthouse, bouy, sea facilities etc.. that is support equipment for safety sailing of ship and safety security of harbor and ship administration. The operation and maintenance of AIS for aids to navigation are required to efficient method. With this actuality, sea advanced nation of EU, USA, Japan that has been apply for developing AtoN AIS equipment that is connected equipment of technology standard in IALA. Because of it is expected to depend equipment in income, that is required to domestic technology of the AtoN AIS. This paper is targeted to development that is suitable automation AtoN AIS equipment in environmental peculiarity for constructor AtoN operating administration center. It has been realization send protocol for information interchange.
Current is change to concept that management traffic of ship os magnified gradually to near shore waters from harbor. Therefore, introducing the technology of AIS in the ground station, lighthouse, bouy, sea facilities etc.. that is support equipment for safety sailing of ship and safety security of harbor and ship administration. The operation and maintenance of AIS for aids to navigation are required to efficient method. With this actuality, sea advanced nation of EU, USA, Japan that has been apply for developing AtoN AIS equipment that is connected equipment of technology standard in IALA. Because of it is expected to depend equipment in income, that is required to domestic technology of the AtoN AIS. This paper is targeted to development that is suitable automation AtoN AIS equipment in environmental peculiarity for constructor AtoN operating administration center. It has been realization send protocol for information interchange.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
속력 등의 식별이 가능하여 선박충돌방지, 광역관제, 조난선박의 수색 및 구조활동 등 안전관리를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다. 따라서 AtoN AIS의 구현을 위해서는 현재 설치되어있는 무인시설의 관리항목 및 항해 안전에 필요한 각종 정보들의 충분한 분석과 이를 토대로 선박의 안전항해를 지원하는 부가적 성능을 발휘할 수 있도록 제어감시, 정보전송 및 관리프로그램 등에 대한 기술개발이 요구되고 있다기 본 연구는 항로표지 종합관리시스템의 구축에 있어서 AtoN AIS의 해양환경과 선박 통항 모니터링 및 항해 안전정보의 제공을 위한 인터페이스 및 통신프로토콜의 개발을 목표로 하였다.
제안 방법
AIS의 활용에 의한 해상안전표지시설의 구축을 위한 AtoN AIS 제어감시용 인터페이스 모듈과 통신프로토콜 및 모니터 프로그램을 구현하였다. 구현된 모듈은 국제표준화 규격의 성능 기준과 기술기준을 모두 만족하도록 제작하였으며, 모듈의 실험결과 운용관리센터에서 사용가능한 메시지 6, 8, 12, 14, 21번 등의 데이터 송수신을 확인하였고 제작된 설정변경 프로그램을 통해 메시지의 송신 주기와 MMSI 및 전송방식 등의 설정을 원격으로 변경할 수 있다.
AtoN AIS의 제어 모듈을 통하여 취득한 기상정보 및 표지설비의 상태정보는 운용관리센터의 운용프로그램과 연동되어 display 하게 되며, 본 논문에서는 AtoN AIS의 제어 모듈을 통신으로 원격설정 및 변경하고 정보를 전송하는 설정프로그램과 AtoN으로부터수신된 정보를 수집, 분석, 처리, 표시하는 그림 6과같이 모니터 프로그램을 제작하였다. 프로그램은 Visual C++ 언어 기반의 Lab-Windows_CVI 프로그램을 사용하여 개발하였다.
수신 상태 등을 실시간으로 제어 . 감시 동작을 확인하였으며, 외부로의 전파발사를 억제하기 위하여 RF 송수신부에는 dummy 안테나를 사용하였다. 그림 7은 AtoN AIS 송수신 단말기에 의하여 모니터 프로그램의 개발과 성능분석을 수행하는 사진이다.
구현된 모듈은 국제표준화 규격의 성능 기준과 기술기준을 모두 만족하도록 제작하였으며, 모듈의 실험결과 운용관리센터에서 사용가능한 메시지 6, 8, 12, 14, 21번 등의 데이터 송수신을 확인하였고 제작된 설정변경 프로그램을 통해 메시지의 송신 주기와 MMSI 및 전송방식 등의 설정을 원격으로 변경할 수 있다. 또한 모니터 프로그램의 수신데이터를 분석하여 상태정보를 운용화면에 표시하였으며, AtoN 장비의 효율적인 전력제어를 위하여 power save 모드를 구현하여 축전지 소모를 최소화하였고, 전파음영지 역에서 능동적인 정보전달을 위한 중계기능도 구현하였다. AtoN AIS는 IMO의 COMSAR (Sub-committee on Radio-communication and Search and Rescue, 무선통신 및 수색구조 소위원회)와 NAV.
기능을 갖는 제어모뉼의 블록도이다. 모뉼은 2 개의 프로세서를 사용하여 각각 데이터처리와 송수 제어 기능을 수행하도록 설계하였다. 데이터처리부는 기상 및 해양환경 센서로부터 데이터를 취득하면 송신메세지 형식에 맞도록 처리하여 송수제어부에 제공한다 송수제어부는 AIS의 수신데이터를 분석하여 다음 단계의 송신데이터를 작성하며, 통신프로토콜의 형식에 따라 AIS에 송신 메시지를 제공한다.
프로그램은 Visual C++ 언어 기반의 Lab-Windows_CVI 프로그램을 사용하여 개발하였다. 설계상의 특징은 운용관리센터에서 통신에 의한 무선 원격으로 설정, 변경 및 AtoN의 reset 동작이 가능하도록 설계하였다. 또한, 실시간으로 AtoN의 정보를 모니터링함으로써 설비의 동작, 이탈 등의 제반 상태를 감시하는 기능을 강화하여 보다 효율적으로 관리하도록 하였다.
센서 인터페이스 부는 AtoN의 필요에 따라 RF 출력, 전원 상태, 등명기의 동작 그리고 온도, 기압, 풍향, 풍속 수온, 파고 등의 환경 센서를 부가하게 된다闵. 제어모듈의 기능으로는 현재 상태의 조회 명령과 기능 정지 명령, 기능복구 명령 등의 제어 기능과 일차전원 전압, 이차전원 전압, 일차전원전류, 이차전원 전류, 등명기의 상태 및 점등 주기의 변경, 최근 작동개시/작동휴지 시간 등의 원격감시기능이 포함되도록 신호처리 보드를 설계하였으며, 또한 제어 - 관리 프로그램과의 통신을 위한 RS-232C 통신포트를 사용하였다. 제어모듈은 ATmegal 28을 이용하여 명령신호를 분석하고 옵션으로 추가된 기능에 따라 원격제어 명령을 수행한다.
실험을 진행하였다. 파라미터의 응용식별자를 포함한 2진 데이터 936bit의 전송실험을 위하여 임의의 문자「ABC」를 입력하였다. 모국 모니터 화면에서 메시지 8 전송을 설정한 후 송신 데이터 창어〕「ABC」를 입력한다.
대상 데이터
AtoN AIS 장비의 기상 관련 메시지 8의 전송을 예로 실험을 진행하였다. 파라미터의 응용식별자를 포함한 2진 데이터 936bit의 전송실험을 위하여 임의의 문자「ABC」를 입력하였다.
이론/모형
제어모듈의 기능으로는 현재 상태의 조회 명령과 기능 정지 명령, 기능복구 명령 등의 제어 기능과 일차전원 전압, 이차전원 전압, 일차전원전류, 이차전원 전류, 등명기의 상태 및 점등 주기의 변경, 최근 작동개시/작동휴지 시간 등의 원격감시기능이 포함되도록 신호처리 보드를 설계하였으며, 또한 제어 - 관리 프로그램과의 통신을 위한 RS-232C 통신포트를 사용하였다. 제어모듈은 ATmegal 28을 이용하여 명령신호를 분석하고 옵션으로 추가된 기능에 따라 원격제어 명령을 수행한다. 또한 동작상태 및 해양환경의 센싱에는 고분해능의 A/D 컨버터를 이용하였다.
성능/효과
및 모니터 프로그램을 구현하였다. 구현된 모듈은 국제표준화 규격의 성능 기준과 기술기준을 모두 만족하도록 제작하였으며, 모듈의 실험결과 운용관리센터에서 사용가능한 메시지 6, 8, 12, 14, 21번 등의 데이터 송수신을 확인하였고 제작된 설정변경 프로그램을 통해 메시지의 송신 주기와 MMSI 및 전송방식 등의 설정을 원격으로 변경할 수 있다. 또한 모니터 프로그램의 수신데이터를 분석하여 상태정보를 운용화면에 표시하였으며, AtoN 장비의 효율적인 전력제어를 위하여 power save 모드를 구현하여 축전지 소모를 최소화하였고, 전파음영지 역에서 능동적인 정보전달을 위한 중계기능도 구현하였다.
확인할 수 있었다. 그러나 데이터 변환 과정을 거치기 때문에 수신데이터는「ABC」가 아닌 전혀 다른 문장으로 수신되므로 이 데이터를 분석하여 송신된 「ABC」데이터가 수신되었음을 확인하였다. 수신데이터를 분석할 때 유의할 점은 수신 데이터에는 메시지의 정보를 포함하고 있는 메시지 헤더가 있다.
설계상의 특징은 운용관리센터에서 통신에 의한 무선 원격으로 설정, 변경 및 AtoN의 reset 동작이 가능하도록 설계하였다. 또한, 실시간으로 AtoN의 정보를 모니터링함으로써 설비의 동작, 이탈 등의 제반 상태를 감시하는 기능을 강화하여 보다 효율적으로 관리하도록 하였다.
그렇지 않으면 송신된 데이터가 올바르게 전송되었더라도 수신측에서 디코딩 시 변환데이터의 bit 와 섞여 엉뚱한 데이터로 출력될 수 있기 때문이다. 본연구에서 설계한 제어 모듈과 통신프로토콜의 성능은 전송실험을 통하여 데이터가 에러 없이 정확하게 전송됨을 확인하였다.
참고문헌 (7)
Henrik R, Lars-Ake Classon, "Technologies and Design Methods for a Highly Integrated AIS Transponder", October 2003.
IALA Aids to Navigation Guide, Torsten, December 2001.
Recommendation on Automatic Identification System (AIS) Shore Station and networking aspects relating to the AIS Service, IALA Recommendation A-124, December 2002.
Technical characteristics for a universal shipborne automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile band, ITU-R M.1371, 1998.
IALA Recommendation A-126 On The Use of the Automatic Identification System (AIS) in Marine Aids to Navigation Services(Edition 1.4), pp.12-17, December 2008.
Maritime navigation and radio communication equipment and systems Automatic identification system(AIS), Part2 AIS AtoN Stations Operational and performance requirements, methods of testing and required test results, IEC 623020-2 Edition1.0 2008.
Jens K. Jensen, "New HELCOM FATDMA plan" November 2005.
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