선박 측위 알고리즘을 이용한 임베디드 섹스탄트 장치의 구현 = Implementation of embedded sextant using ship position algorithm

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Prior to the twentieth century, celestial navigation was used to a large extent in ocean voyages, despite there being developments in radio navigation since then. However, navigation by the global positioning system (GPS) is now commercialized and mainly in use since 1990. Moreover, celestial navigation is more complicated and time-consuming than navigation by the GPS. Its frequency of use was significantly lowered due to various factors such as the need to construct a line of position on the nautical chart. An embedded sextant is a device that implements the positioning algorithm in the embedded module by using the astronomical navigation positioning method and an embedded module is a system that determines the position of the ship by calculating the value input from the encoder in the built-in MCU. The VSOP 87 was applied to the position of the celestial body and the altitude correction formula was applied. The altitude correction was then divided into input and calculation elements. In this study, the altitude method of astronomical navigation and the embedded sextant were used to calculate the position.
Consequently, it was confirmed that it is possible to calculate the position by applying information technology (IT). The embedded sextant can incorporate the latest technology and is convenient even for users who lack the expertise. It is expected to be a useful means of navigation in the event of the malfunctioning of a GPS device or a situation of distress in ocean navigation.

국문 초록 (Abstract)

20세기 이전까지 대양항해 시 천문항법을 주로 이용하였으나, 20세기에 전파항법이 개발되었고 1990년 이후GPS(Global Positioning System)항법이 상용화되어 주로 사용되고 있다. 천문항법은 GPS항법에 비해 계산이 복잡하고 시간이 많이 걸리며 해도에 위치선을 작도해야 하는 등 여러 가지 요인으로 사용의 빈도가 현저히 저하되었다. 본 논문의임베디드 섹스탄트는 천문항법의 측위 방법을 응용하여 측위 알고리즘을 임베디드 모듈에 구현하여 섹스탄트에 장착한장치이다. 임베디드 모듈은 엔코더에서 입력된 값을 내장된 MCU에서 연산을 수행하여 선박의 위치를 구하는 시스템이다. 천체의 위치는 VSOP 87를 적용하였고 고도개정은 입력 가능한 요소와 계산 가능한 요소로 구분하여 고도개정 기본수식을 적용하였다. 본 논문에서는 천문항법의 고도차법과 임베디드 섹스탄트를 이용한 방법으로 선위를 산출하여 비교하였다. 그 결과 IT 기술을 적용하여 위치산출이 가능하다는 것을 확인하였다. 임베디드 섹스탄트는 사용자가 전문성 없이 사용이 가능하고 최신 IT 기술을 접목하여 편리성을 향상시켰다. 또한 대양 항해시 GPS 장비의 고장 또는 조난 시에유용한 항법수단이 될 수 있을 것으로 사료된다.

참고문헌 (Reference)

1 신희한, "섹스탄트를 이용한 개선된 선박 측위 알고리즘의 구현" 한국정보통신학회 21 (21): 1243-1251, 2017

2 Yonhap News Internet, "U. S. Naval Academy Reopened Celestial Navigation Curriculum Fearing Computer Hacking"

3 P. Bretagnon, "Thėorie du mouvement de l’ensemble des planėtes. Solution VSOP82" 114 (114): 278-288, 1982

4 Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, "Sight Reduction Tables for Marine Navigation Vol. Ⅲ" Korea Hydrography and Research Association 2014

5 H. Y. Park, "Radio Navigation Engineering" Pukyoung National University Press 2007

6 Electronic Times Internet, "Patent war of GPS receive chip"

7 Yonhap Newstv Internet, "NK GPS-jamming Disrupted 280 Boats Fishing Activities"

8 "Light of physics internet, Explore stars"

9 A. Lansing, "ENDURANCE: Shackleton’s Incredible Voyage" Basic Books 2014

10 T. H. Culter, "Dutton’s Nautical Navigation" U.S. Naval Institute Press 2004

11 J. H. Karl, "Celestial Navigation in the GPS Age" Paradise Cay Pub 2011

12 Y. J. Yoon, "Celestial Navigation" Korea Maritime University Press 2013

13 S. G. Park, "Celestial Navagation" Yeon Kyeong Pub. 2010

14 J. Meeus, "Astronomical Algorithms" Willmann-bell, Inc. 1991

15 Korea Hydrographic, "2018 Nautical Almanac" Korea Hydrography and Research Association 2018