본 논문에서는 해상 데이터 통신방법과 육상 데이터 통신방법 및 이를 이용한 결합된 데이터 통신방법과 시스템을 기초로 보다 상세하게 선박에 내재되어 있는 AIS(Automatic Identification System) 데이터가 주파수 자원 부족 현상으로 인한 데이터 충돌이 발생하는 상황에서 AtoN(항로표지식별장치)가 육상 LTE 채널을 활용하여 선박의 데이터를 우회하게끔 하는 전송 통신방법으로 육상 AIS 기지국과의 통신 채널 충돌의 오차를 줄이는 해상-육상 데이터 통신 시스템이다.
최근 선박 및 해상 물류 자동화는 물류증대와 복잡한 선박의 운용에 비하여 근무조건이 상대적으로 열악한 형편이다. 때문에 과도한 선원의 업무량으로 인하여 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구)에서는 선박이 운항함에 있어 해상에서 발생 할 수 있는 모든 사고(인명, 해상오염, 선박의 손실)를 미연에 예방할 수 있는 최소한의 장비로 선교항해 당지경보시스템 (BNWAS)을 모든 여객선과 국제항을 운항하는 150GT 이상의 모든 선박에 탑재하도록 하고 있다. 본 논문은 선교항해 당지경보시스템의 Alarm 상태를 원격에서 관리할 수 있는 서버 관리 프로그램을 개발하여 적절한 조치를 할 수 있는 지능형 선교항해 당지경보시스템을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 GMDSS 시행이후 우리나라 선박들의 해난사고는 점차적으로 다소 줄어가고 있으나, 자체해난사고는 오히려 증가하고 있는데 그 원인은 GMDSS제도에 의하여 관리되지 않는 비 협약 소형선박들의 사고는 오히려 증가하고 있다. 해난사고가 가장 많이 발생하는 5톤미만의 소형선박들을 위한 현실적이고 합리적인 해양종합 통신시스템을 구축하고자 하는데 연구에 목적이 있다.
1998년 도입된 GMDSS 제도의 현대화를 위한 프로젝트가 2012년부터 IMO 주관으로 추진되고 있다. 이와 관련하여 ITU에서는 2016년부터 전파규칙 개정을 위한 논의가 시작되었으며, 올해 11월에 최종 개정안이 확정될 예정이다. NAVDAT 및 VDES 같은 신규 무선설비들의 도입이 검토되고 있으며, Iridium 위성 시스템이 GMDSS 추가 위성시스템으로 승인되어 관련 후속조치가 논의되고 있다. 본 논문에서는 최근 해상통신분야의 국제회의 동향을 분석하고 이에 따른 우리나라의 대응방안을 제시하였다.
해상에서 장시간 운행하는 선박에서 사고나 질환이 발생 할 경우, 원격지의 의사와 단순한 문답으로 환자의 치료를 하거나 간단한 조치 밖에 하지 못하지만 국제해상위성을 이용하여 원격지의 의사가 원격진료가 가능한 시스템의 데이터 통신을 설계, 구현한다. 원격진료 시스템은 응급상황 발생시 항해 중이었던 선박을 회항하거나 하는 경우를 예방할 수 있어 상당한 비용절감의 효과가 있으리라 판단되며, 선박에서 전화통신의 용도로 사용하던 기존의 해사위성 망을 이용하여 낮은 전송속도에서 중요한 의학적 정보를 효율적으로 전송할 수 있는 통신 시스템을 설계하고 구현 한다.
본 논문에서는 이산 웨이블릿 변환(discrete wavelet transform: DWT)을 이용한 단일영상 기반의 초고해상도 기법(super-resolution)과, 복수영상 기반의 초고해상도 기법을 제시하고 두 기법을 혼합한 새로운 초고해상도 기법 기법을 제안한다. 기존의 단일 영상 기반의 초고해상도 기법의 경우 처리 시간이 빠르다는 장점이 있으나 영상 보간 시 사용할 수 있는 정보량이 제한적이다. 또한 기존 복수영상 기반의 초고해상도 기법은 단일 영상을 사용했을 경우보다 영상의 보간 시 많은 정보를 사용할 수 있으나 영상의 내용에 따라 기법의 적용이 제한적이고, 컷(cut)의 경계 부근에서 기법의 성능이 매우 떨어지는 단점이 있다. 제안된 기법에서는 컷 검출(cut-detection) 기법을 통해 각 장면의 경계부근에서 적응적으로 단일영상 기반의 초고해상도 기법을 사용한다. 또한 움직임 벡터의 정규화 및 블록 단위의 윤곽선(edge) 패턴 분석을 통해 여러 제한조건에 강한 복수 영상 기반의 초고해상도 기법을 제안한다. 실험을 통하여 제안된 기법이 객관적, 주관적으로 기존의 기법보다 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다.
최근 다양한 분야에 빅데이터 기술을 활용하기 위한 방법에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 해상-빅데이터는 인터넷 공간에 있는 정보들이 아닌 선박의 항해통신장비로부터 발생 및 수집되는 수많은 정보로 정의할 수 있다. 한편, 해상 교통량의 증가함에 따라 해양 사고도 증가하고 있으며, 이에 따라 해양 안전에 관한 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위한 일환으로, 본 논문에서는 해상에 있는 수많은 선박으로부터 수신되는 대량의 AIS 메시지 데이터를 기반으로 선박의 항적 표시 및 해상교통량 통계 분석을 전자해도를 통해 시각적으로 표현하는 시스템을 개발한다. 또한, 유용성 검증을 위해 개발한 시스템을 활용하여 선박 항적 표시 기능 및 해상교통량 통계 분석 기능을 수행하였다. 이를 통해 개발한 시스템의 선박 항적 표시 기능 및 해상교통량 통계 분석 기능을 통해 선박의 항적 표시, 비정상적인 운항 패턴, AIS 장비의 이상 유무, 해상교통량 통계 분석 등에 활용 가능함을 확인하였다.
최근 국제해사기구 (IMO) 및 국제전기통신연합(ITU) 에서는 해양정보통신 장비 및 시스템의 디지털화 및 고도화를 위한 성능기준안 개발 및 기술표준화 개발 작업이 급진전 되고 있다. 또한 디지털 신기술의 도입을 위한 새로운 의제 개발이 추진 중에 있다. 특히, 해상보안을 위하여 선박장거리추적 및 식별장치(LRIT)의 강제탑제 의무규정이 SOLAS 협약 개정안에 반영될 예정이며, 선박자동화 식별장치(AIS)를 이용한 수색구조용 트랜스폰더(SART)의 성능기준개발, 수색구조 (SAR) 작업에서의 전화의 이용 및 도입방안을 포함하여 해양정보통신 분야의 디지털화가 다양한 방면에서 진전되고 있다. 또 다른 면에서 해상에서 항해 패러다임의 변화를 가져오게 될 전자항해(E -Navigation) 전략 및 미래 비전 개발을 위한 의제가 IMO 의 해사안전위원회 (MSC) 81차 회의에서 논의될 예정이다. 본 연구에서는 최근 국제기구에서 논의되고 있는 해상무선 통신시스템에 관련된 논의사항에 대한 조사를 바탕으로 향후 해양정보통신시스템의 발전방향을 제시하고자 한다.
고 주파수 기반의 광대역 통신기술을 활용하는 선박중심 직접통신(MX-S2X)은 디지털 통신 연계기술 개발 및 실증을 통한 육상·선박·시설의 유기적 연결을 제공함으로써, 향후 도래할 자율운항선박 및 유·무인선 혼재 운항 상황에서 해상 통신 인프라로서의 효과적 활용이 가능하다. 본 논문은 해상 다중경로 페이딩 극복 가능한 선박중심 직접통신(MX-S2X) 시스템의 물리계층 설계 및 M&S(modelling &Simulation) 기반 성능 분석의 후속으로 설계 내역의 최적화 및 상세설계를 확정하고, 이를 하드웨어로 구현하여 성능을 검증 하였다. 구현한 하드웨어 성능 분석을 위해 시험환경을 구성하여 PER 성능을 측정한 결과, M&S 대비 AWGN 환경에서는 0.2dB, 해상 다중 경로 페이딩 환경에서는 1.2dB의 성능 열화를 확인하였으며, 이러한 수준의 성능 열화는 케이블 손실, 시험 오차 등에 의한 것으로 구현한 물리계층 하드웨어가 적정한 성능 수준을 보임을 확인하였다.
어업분야의 선진화를 위하여 해양수산분야의 현황파악 및 문제점 분석을 통한 어업정보화의 발전방향을 설정하고 다양한 정책을 효율적으로 추진하여 해양자원관리 및 활용성 제고를 통한 종합적이고 체계적인 정보화 기반을 조성해야 할 것이며, 이를 위해서는 어업통신의 정보화가 필수적일 것이다. 해상이동체인 어선들을 상대로 정보통신망을 구성하기 위한 통신수단에는 위성통신망이 있으나 장기적으로 사용시 막대한 통화료 부담이 있으므로 영세한 어업인들에게는 도입될 회망이 없다고 보아도 무방하며, 최적의 방안으로 기존의 SSB통신시스템을 이용하는 방법이 연구되고 있다. 운용비 부담이 없는 HF대 SSB통신에 의한 어업통신망을 구성하기 위해서는 육상의 해안국에서는 정보시스템 운영의 기본체계인 무선 송ㆍ수신소 구축 및 무선통신망 프로토콜에 의한 무선데이타 통신시스템이 갖추어져야 할 것이다. 그리고 어선에는 무선데이타 통신을 하기 위한 단말장치가 필수적이라 하겠다. 이에, 본 연구에서는 동 시스템에 CPS를 연동하여 이동하는 어선이 실시간에 자동으로 위치를 송출하고, 해상기상ㆍ엇가ㆍ해황 둥 각종 정보를 수집할 수 있는 어선용 단말기를 구현하기 위한 방안에 대하여 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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