수로정보 객체 내 선박 안전 공간 매핑 및 샘플링 탐색 기반의 항로 생성

선박 지능화 시스템 중 안전항로 지원 서비스의 가장 큰 목적은 선박의 안전 및 운항 효율성을 보장하기 위한 최적의 경로계획을 계획하고 선박운항자와 선박교통관제사에게 제공하는 것이다. 최적의 경로를 계획하기 위해서는 지도공간이 필요하며, 이러한 지도공간에는 목표를 달성할 수 있는 경로를 탐색하기 위한 다양한 요소가 고려되어야 한다. 본 연구에서는 안전이 확보된 최적의 경로를 생성하기 위해 항해 중 선박 및 선박운항자가 가지는 특성과 관련된 이론에 기반하여 연안해역 내에서의 Safety margin을 정의하고, 이러한 Safety margin이 반영된 장애물을 생성하는 방법을 제시하였다. C-Space는 이동체가 움직일 수 있는 위치의 집합을 의미하며, C-Space에서는 경로탐색이라는 문제를 해결하기 위해 움직이는 물체(Object)를 점(Point)으로 표현한다. 즉, 주변 환경을 구성하는 장애물들을 이동물체의 특성에 맞게 조정함으로써 물체와 장애물과의 기하학적인 관계를 명확하게 표현해 주며 그 위에 해결하고자 하는 Path Planning 및 Motion Planning을 적절히 매핑하여 답을 구한다. 따라서, 이동물체를 점으로 환산하여 표현하는 C-Space에서 경로를 계획하는 것은 이동물체가 실제공간에서 충돌없이 움직이도록 계획하는 일보다 간단할 뿐만 아니라 컴퓨터 기하학을 이용하여보다 체계적이고 알고리즘적 접근을 보장할 수 있다. 선박이 운항 중 고려해야 할 위험요소는 해상공간의 수직 및 수평방향에 존재하므로 이러한 요소를 동시에 적용할 수 있는 방법이 필요하다. 또한, 기존의 연구에서는 지도공간의 장애물 구성을 위해 영상 이미지 상의 형태를 그대로 사용하거나, Convex hull 기법을 통해 구성하였다. 기존의 연구에서 사용되어진 Convex hull 기법은 복잡한 환경에서 장애물의 경계를 단순화 시킬 수 있으며, 포괄적인 장애물을 감지할 수 있다. 그러나 Convex hull 기법은 실제로 선박이 통항할 수 있는 영역이 손실될 수 있어 경로생성에 있어 효율성이 떨어질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 선박의 경로생성을 위한 지도공간 생성을 위해 운항 중 고려하는 위험요소를 충분히 반영하고, 손실되는 해역이 없도록 하는 장애물 모델링 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기존의 방식보다 장애물로 인해 손실되는 영역이 최소화되는 지도공간이 생성되었으며, 경로생성 실험 결과 이동거리 및 경로생성 시간이 단축되었다. 본 연구는 연안해역에서 안전이 확보된 지도공간 구성이 가능하고, 선박의 경로생성에 적용될 수 있음을 보여주었다.