Ship Positioning Using Multi-Sensory Data for a UAV Based Marine Surveillance

Every year in the ocean, various accidents occur frequently and illegal fishing is rampant. Moreover, their size and frequency are also increasing. In order to reduce losses of life or property caused by these, it is necessary to have a means to perform remote monitoring quickly. As an effective platform of such monitoring means, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is receiving the spotlight. In these situations where marine accidents or illegal fishing occur, main targets of monitoring are ships. In this study, we propose a UAV based ship monitoring system and suggest a method of determining ship positions using UAV multi-sensory data. In the proposed method, firstly, the position and attitude of individual images are determined by using the pre-performed system calibration results and GPS/INS data obtained at the time when images were acquired. In addition, after the ship being detected automatically or semi-automatically from the individual images, the absolute coordinates of the detected ships are determined. The proposed method was applied to actual data measured at 200 m, 350 m, and 500 m altitude, the ship position can be determined with accuracy of 4.068 m, 8.916 m, and 13.734 m, respectively. According to the minimum standard of a hydrographical survey, the ship positioning results of 200 m and 350 m data satisfy grade S and the results of 500 m data do grade 1a, where the accuracy is required for positioning the coastline and topography less significant to navigation order. Therefore, it is expected that the proposed method can be effectively used for various purposes of marine monitoring or surveying.

무인항공기 기반 해양 감시를 위한 멀티센서 데이터를 활용한 선박 위치 결정

매년 해양에서 많은 사고가 빈번하게 발생하고 불법 조업이 성행하고 있으며, 그 규모와 빈도도 증가하고 있다. 이로 인한 인명이나 재산 피해를 경감시키기 위하여 신속한 원격 감시 수단이 필요하다. 이러한 감시 수단의 효과적인 플랫폼으로써 무인항공기가 주목을 받고 있다. 해양 사고나 불법 조업이 이루어지는 상황에서 주된 감시 대상은 선박이 될 것이다. 이에 본 연구에서는 무인항공기 기반 선박 감시 체계를 제안하고, 무인항공기 센서 데이터를 이용하여 선박 위치를 결정하는 방법을 제시하고자 한다. 제안된 방법에서 먼저 사전에 수행된 시스템 캘리브레이션 결과와 영상 취득 시각에 취득된GPS/INS데이터를 이용해서 개별 영상을 취득한 위치와 자세를 결정한다. 또한, 개별 영상으로부터 선박을 자동 또는 반자동으로 탐지한 후 탐지된 지점들의 절대좌표를 결정한다. 제안된 방법을 200 m, 350 m, 500 m 고도에서 취득된 실측 데이터에 적용한 결과로 각각 4.068 m, 8.916 m, 13.374 m의 정확도로 선박 위치를 결정할 수 있었다. 수로측량의 최소기준에 따라 항해에 덜 중요한 해안선 및 지형 위치 항목에서 200 m 데이터의 선박위치결정 결과는 특등급, 350 m와 500 m 데이터의 결과는 1a등급을 만족한다. 제안된 방법은 다양한 목적의 해양 감시 또는 측량에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단한다.