🚢 Awesome Ship Navigator

실시간 선박 관리 및 항해 최적화 시스템

📋 발표 자료

📄 프로젝트 발표서

선박_해커톤.pdf - 프로젝트 상세 발표 자료 다운로드

🎥 데모 영상

🎬 프로젝트 데모 영상

▶️ 영상 보러가기

실시간 선박 관리 시스템의 주요 기능을 소개하는 데모 영상입니다.

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📋 목차

• 스크린샷
• 빠른 실행
• 주요 기능
  • 대시보드
  • AI 챗봇
• 기술 스택
• API 문서

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📸 스크린샷

💻 데스크톱 화면

메인 대시보드

실시간 선박 위치 추적 및 지도 모니터링

시뮬레이션 실행

선박 경로 시뮬레이션 및 시간 제어

AI 챗봇

음성 인식 기반 AI 챗봇 인터페이스

경로 계획

충돌 회피 알고리즘 기반 경로 최적화

센서 데이터

CCTV 및 LiDAR 센서 데이터 모니터링

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📱 모바일 화면

모바일 대시보드

반응형 디자인 - 모바일 최적화 대시보드

모바일 챗봇

모바일 음성 인식 챗봇

모바일 지도

터치 기반 지도 인터페이스

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🚀 빠른 실행 가이드

1️⃣ 데이터베이스 설정 (필수)

# 프로젝트 디렉토리로 이동
cd awesome-ship-naivgator

# 데이터베이스 초기화 (처음 한 번만)
./setup_database.sh
# 또는 수동으로:
# sqlite3 ship_routes.db < ship_routes_init.sql

✅ 데이터베이스 파일: ship_routes.db (191줄의 SQL 덤프에서 생성)

⚠️ 중요:

• 절대 init_all_data.py를 실행하지 마세요!
• 데이터베이스는 이미 ship_routes.db 파일로 제공됩니다
• Git에서 클론 후 바로 사용 가능합니다

2️⃣ Backend 실행 (Python + FastAPI)

# Python 가상환경 생성 및 활성화
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate  # Windows: venv\Scripts\activate

# 의존성 설치
pip install -r requirements.txt

# 환경 변수 설정
cp .env.example .env
# .env 파일에서 OPENAI_API_KEY 등 필수 키 설정

# 서버 실행
python app.py

✅ Backend: http://localhost:8000 📚 API Docs: http://localhost:8000/docs

3️⃣ Frontend 실행 (React)

# Frontend 디렉토리로 이동 (새 터미널)
cd awesome-ship-naivgator/frontend

# 의존성 설치
npm install

# 개발 서버 실행
npm start

✅ Frontend: http://localhost:3000

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✨ 주요 기능

1. 대시보드 (Dashboard)

🗺️ 실시간 지도 모니터링

• 선박 위치 추적: 실시간 선박 위치 및 이동 경로 시각화
• Live/Demo 모드:
  • Live: 실제 EUM API 데이터 연동
  • Demo: 시뮬레이션 데이터로 테스트
• 지도 컨트롤:
  • 줌 인/아웃
  • 선박 선택 및 정보 확인
  • 경로 표시/숨김

📊 센서 데이터 모니터링

• CCTV 영상:

  • 8개 CCTV 장치 실시간 스트리밍
  • 지도상 CCTV 위치 마커 표시
  • 선택한 CCTV 영상 팝업 재생

• LiDAR 통계:

  • 5개 LiDAR 센서 데이터
  • 선박 밀도 및 장애물 감지
  • 히트맵 시각화

🚢 선박 정보 패널

• 기본 정보: 선박명, 유형, 속도, 방향
• 현재 위치: 위도/경도 좌표
• 상태 정보: 운항 상태, 목적지
• 센서 연동: 선박별 센서 데이터 연결

📍 경로 계획 (Route Planning)

• 시작/도착 지점 설정: 지도 클릭으로 위치 지정
• 최적 경로 계산: A* 알고리즘 기반 경로 최적화
• 충돌 회피:
  • 장애물 자동 회피
  • 다른 선박과의 충돌 방지
  • 안전 거리 0.5해리 유지
• 경로 시뮬레이션:
  • 시간별 위치 미리보기
  • 예상 도착 시간 계산

🕐 시간 제어

• 시뮬레이션 재생/일시정지
• 속도 조절: 1x, 2x, 4x 배속
• 특정 시간대 이동: 타임라인 슬라이더

🆘 긴급 상황 관리

• SOS 알림: 실시간 긴급 신호 수신
• 긴급 메시지: 선박별 긴급 상황 전파
• 위치 기반 알림: 지도상 SOS 마커 표시

💬 메시지 센터

• 선박간 통신: 실시간 메시지 송수신
• 읽지 않은 메시지 카운트
• 선박별 메시지 필터링
• 알림 시스템: 새 메시지 팝업 알림

📈 밀도 히트맵

• 선박 밀도 시각화: 구역별 선박 집중도 표시
• 그래디언트 컬러맵:
  • 낮은 밀도 (파랑) → 높은 밀도 (빨강)
• 입출항 통계: 구역별 선박 통행량 분석

📝 보고서 생성

• 항해 보고서:
  • 선박별 운항 기록
  • 경로 이력
  • 이벤트 로그
• PDF 내보내기: 보고서 다운로드
• 통계 분석:
  • 평균 속도
  • 총 운항 거리
  • 정박 시간

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2. AI 챗봇 (Assistant)

🎤 음성 인식 (Voice Recognition)

• 한국어 음성 인식: Web Speech API 활용
• 실시간 텍스트 변환: 음성 → 텍스트 자동 변환
• 음성 레벨 표시: 마이크 입력 시각화
• 자동 침묵 감지: 말이 끝나면 자동 종료

🤖 AI 대화 기능

• OpenAI GPT 연동: 자연어 이해 및 응답
• 선박별 맞춤 대화: 선택한 선박 컨텍스트 반영
• 실시간 응답: 빠른 답변 생성

🛠️ 기능별 모달 (Function Modals)

⏰ 출항 시간 추천

• 두 가지 모드:
  • 수용 O (Flexible): AI가 최적 시간 추천
  • 수용 X (Fixed): 사용자 지정 시간 사용
• 충돌 회피 계산: 다른 선박과의 충돌 시간 예측
• 비용 최적화: 지연 vs 우회 비용 비교

📋 항해 계획 전송

• 목적지 설정: 위도/경도 입력
• 계획 확정: 선박에 항해 계획 전송
• 실시간 동기화: 대시보드와 연동

🗺️ 경로 표시

• 현재 경로 조회: 선박의 현재 항로 표시
• 웨이포인트 리스트: 경유지 좌표 목록
• 지도 오버레이: 경로를 지도에 오버레이

🌤️ 날씨 정보

• 현재 날씨: 위치별 날씨 데이터
• 예보 정보: 시간대별 날씨 예측
• 해상 정보: 파고, 풍속 등

🆘 SOS 신호 발송

• 긴급 신호 전송: 즉시 SOS 전파
• 위치 정보 포함: 현재 위치 자동 전송
• 우선순위 처리: 긴급 메시지 최우선 표시

🎣 조업 구역 설정

• 어업 구역 지정: 조업할 해역 설정
• 금지 구역 확인: 조업 금지 구역 체크
• 구역 저장: 설정 저장 및 공유

⚓ 정박 위치 설정

• 정박지 지정: 선박 정박 위치 설정
• 안전 거리 확인: 다른 선박과의 간격 체크
• 정박 시간 설정: 정박 시작/종료 시간

📜 기능 목록

• 사용 가능한 명령어: 챗봇 기능 전체 목록
• 도움말: 각 기능별 사용법
• 예시 대화: 샘플 음성 명령어

💬 메시지 수신

• 읽지 않은 메시지: 새 메시지 확인
• 메시지 히스토리: 과거 대화 내역
• 필터링: 선박별, 날짜별 필터

📤 메시지 전송

• 선박 선택: 수신 선박 지정
• 메시지 작성: 텍스트 메시지 입력
• 즉시 전송: 실시간 메시지 전달

🚨 충돌 경고 시스템

• 자동 충돌 예측:
  • 안전 거리 침범 감지 (0.5해리)
  • 충돌 예상 시간 계산
  • 위험도 평가
• 실시간 알림:
  • 팝업 경고창
  • 위험 선박 정보 표시
  • 추천 회피 방안
• 중복 경고 방지:
  • 이미 경고한 선박 추적
  • 스마트 알림 주기 조절

🎯 음성 명령 예시

"선박 001의 출항 시간을 추천해줘"
"현재 경로를 보여줘"
"날씨 정보 알려줘"
"SOS 신호 보내줘"
"메시지 확인해줘"
"EUM003 선박에게 메시지 보내줘"

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🛠️ 기술 스택

Backend

• Framework: FastAPI + Uvicorn
• Database: SQLite (SQLAlchemy ORM)
• AI/ML: OpenAI GPT-4 API
• Navigation: A* Pathfinding, Pyvisgraph
• Geospatial: Shapely, Geopy
• Data Processing: NumPy, Matplotlib

Frontend

• Framework: React 18
• Mapping: React-Leaflet (OpenStreetMap)
• UI Components: Custom CSS
• HTTP Client: Axios
• Routing: React Router v6
• Voice: Web Speech API

Infrastructure

• API Communication: REST API
• Real-time Updates: Polling (5초 간격)
• CORS: Flask-CORS
• Environment: Python-dotenv

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📚 API 문서

주요 API 엔드포인트

선박 관리

GET  /api/ships              # 전체 선박 목록
GET  /api/ships/{id}          # 특정 선박 정보
POST /api/ships               # 선박 등록
PUT  /api/ships/{id}          # 선박 정보 수정

EUM API 연동

GET  /api/eum/ships           # EUM 선박 데이터
GET  /api/eum/ships/realtime/{mode}  # 실시간 위치 (live/demo)
GET  /api/eum/cctv            # CCTV 목록
GET  /api/eum/lidar           # LiDAR 목록

경로 계획

POST /api/route/plan          # 경로 생성
GET  /api/route/{ship_id}     # 선박 경로 조회
POST /api/route/optimize      # 출항 시간 최적화

시뮬레이션

POST /api/simulation/start    # 시뮬레이션 시작
POST /api/simulation/stop     # 시뮬레이션 중지
GET  /api/simulation/status   # 시뮬레이션 상태
GET  /api/simulation/ship-route/{ship_id}  # 시뮬레이션 경로

메시지/알림

GET  /api/messages            # 메시지 목록
POST /api/messages            # 메시지 전송
GET  /api/messages/unread-count  # 읽지 않은 메시지 수
GET  /api/sos/active          # 활성 SOS 알림
POST /api/sos                 # SOS 신호 전송

AI 챗봇

POST /api/chatbot/process     # 음성/텍스트 처리
POST /api/chatbot/recommend-departure  # 출항 시간 추천
POST /api/chatbot/send-plan   # 항해 계획 전송

전체 API 문서: http://localhost:8000/docs (서버 실행 후)

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📁 프로젝트 구조

awesome-ship-navigator/
│
├── app.py                       # FastAPI 메인 서버
├── chatbot_service.py           # AI 챗봇 서비스
├── core_optimizer_latlng.py     # 경로 최적화 엔진
├── database.py                  # 데이터베이스 설정
├── models.py                    # 데이터 모델
├── ship_routes.db              # SQLite 데이터베이스
├── requirements.txt            # Python 의존성
├── .env                        # 환경 변수 (API 키)
│
├── frontend/
│   ├── src/
│   │   ├── components/
│   │   │   ├── ChatBot.js          # AI 챗봇 UI
│   │   │   ├── MapViewReal.js      # 실시간 지도
│   │   │   ├── ShipInfo.js         # 선박 정보 패널
│   │   │   ├── SensorInfo.js       # 센서 데이터 패널
│   │   │   ├── FunctionModals.js   # 챗봇 기능 모달
│   │   │   ├── Emergency.js        # 긴급상황 관리
│   │   │   ├── Messages.js         # 메시지 센터
│   │   │   └── ReportGenerator.js  # 보고서 생성
│   │   ├── App.js                  # 메인 앱
│   │   ├── App.css                 # 스타일
│   │   └── data/
│   │       └── obstacles_latlng.json  # 장애물 데이터
│   ├── public/
│   └── package.json
│
└── README.md

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🎯 주요 알고리즘

1. A* 경로 탐색

• Grid-based Pathfinding: 그리드 기반 최단 경로 탐색
• Obstacle Avoidance: 장애물 자동 회피
• Safety Buffer: 0.5해리 안전 거리 유지

2. 충돌 회피 최적화

# 통합 비용 함수
Total Cost (분) = 출항 지연 시간 + 우회 시간
Detour Time = 추가 거리 (해리) / 속도 (노트) × 60

최적화 전략:

• 출항 시간 조정 (-30 ~ +120분)
• 대체 경로 생성 (회피 반경 조절)
• 최소 비용 솔루션 선택

3. 실시간 충돌 예측

• 안전 거리: 0.5 nautical miles
• 시간 기반 위치 추적
• 구간별 충돌 예측

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⚠️ 현재 제한사항

• 정적 장애물만 지원 (섬, 암초)
• 2D 항해 (수심 고려 안함)
• 항해 중 일정 속도 유지
• 기상/해류 영향 미반영

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🚧 로드맵

• 동적 장애물 지원 (이동 선박)
• 실시간 경로 재계획
• 기상/해류 데이터 통합
• AIS 데이터 연동
• 모바일 앱 개발
• WebSocket 실시간 통신

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🤝 기여하기 (Contributing)

Issues와 Pull Requests를 환영합니다!

1. Fork the Project
2. Create your Feature Branch (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. Commit your Changes (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
4. Push to the Branch (git push origin feature/AmazingFeature)
5. Open a Pull Request

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📄 라이선스 (License)

MIT License

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📞 문의 (Contact)

프로젝트 관련 문의는 Issues를 통해 남겨주세요.

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🗄️ 데이터베이스 스키마

시스템은 SQLite 데이터베이스(ship_routes.db)를 사용하며, 다음 테이블들로 구성됩니다:

📊 주요 테이블

1. ships - 선박 정보

CREATE TABLE ships (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    ship_id VARCHAR UNIQUE,          -- 선박 ID (예: EUM001)
    name VARCHAR,                     -- 선박명 (예: 해성호)
    type VARCHAR,                     -- 선박 유형 (어선, 화물선 등)
    pol VARCHAR,                      -- 출발항
    pol_addr VARCHAR,                 -- 출발항 주소
    length FLOAT,                     -- 선박 길이 (m)
    breath FLOAT,                     -- 선박 너비 (m)
    depth FLOAT,                      -- 선박 깊이 (m)
    gt FLOAT,                         -- 총톤수
    latitude FLOAT,                   -- 현재 위도
    longitude FLOAT,                  -- 현재 경도
    speed FLOAT,                      -- 속도 (노트)
    course FLOAT,                     -- 방향 (도)
    fishing_area_lat FLOAT,           -- 조업 구역 위도
    fishing_area_lng FLOAT,           -- 조업 구역 경도
    docking_lat FLOAT,                -- 정박 위치 위도
    docking_lng FLOAT,                -- 정박 위치 경도
    created_at DATETIME,
    updated_at DATETIME
);

2. ship_routes_simulation - 시뮬레이션 경로

CREATE TABLE ship_routes_simulation (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    ship_id VARCHAR UNIQUE,           -- 선박 ID
    ship_name VARCHAR,                -- 선박명
    departure_time VARCHAR,           -- 출항 시간 (ISO 8601)
    arrival_time VARCHAR,             -- 도착 시간 (ISO 8601)
    path TEXT,                        -- 경로 좌표 (JSON)
    speed_knots FLOAT,                -- 속도 (노트)
    direction VARCHAR,                -- 방향
    created_at DATETIME
);

3. cctv_devices - CCTV 장치

CREATE TABLE cctv_devices (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    name VARCHAR,                     -- CCTV 이름
    latitude VARCHAR,                 -- 위도
    longitude VARCHAR,                -- 경도
    address VARCHAR,                  -- 주소
    created_at DATETIME
);

4. lidar_devices - LiDAR 장치

CREATE TABLE lidar_devices (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    name VARCHAR,                     -- LiDAR 이름
    latitude VARCHAR,                 -- 위도
    longitude VARCHAR,                -- 경도
    address VARCHAR,                  -- 주소
    created_at DATETIME
);

5. messages - 메시지

CREATE TABLE messages (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    sender_id VARCHAR,                -- 발신자 ID
    sender_name VARCHAR,              -- 발신자 이름
    recipient_id VARCHAR,             -- 수신자 ID
    recipient_name VARCHAR,           -- 수신자 이름
    message TEXT,                     -- 메시지 내용
    message_type VARCHAR,             -- 메시지 유형
    is_read BOOLEAN,                  -- 읽음 여부
    created_at DATETIME,
    read_at DATETIME
);

6. sos_alerts - SOS 알림

CREATE TABLE sos_alerts (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    ship_id VARCHAR,                  -- 선박 ID
    ship_name VARCHAR,                -- 선박명
    latitude FLOAT,                   -- 위도
    longitude FLOAT,                  -- 경도
    message TEXT,                     -- SOS 메시지
    status VARCHAR,                   -- 상태 (active/resolved)
    created_at DATETIME,
    resolved_at DATETIME
);

7. weather_data - 날씨 데이터

CREATE TABLE weather_data (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    date VARCHAR UNIQUE,              -- 날짜
    temperature FLOAT,                -- 온도 (°C)
    wind_speed FLOAT,                 -- 풍속 (m/s)
    wind_direction FLOAT,             -- 풍향 (도)
    humidity FLOAT,                   -- 습도 (%)
    created_at DATETIME
);

🔄 데이터 초기화

방법 1: SQL 덤프 사용 (권장)

sqlite3 ship_routes.db < ship_routes_init.sql

방법 2: 자동 스크립트 사용

./setup_database.sh

방법 3: 경로 재생성 (문제 발생 시)

# 시뮬레이션 경로 생성
python generate_ship_routes.py

# 또는 개별 선박 경로 생성
python generate_ship001_routes.py

📈 데이터 현황

초기 데이터베이스에는 다음이 포함됩니다:

• 선박: 10개 (EUM001 ~ EUM010)
• CCTV 장치: 8개
• LiDAR 장치: 5개
• 시뮬레이션 경로: 9개 (선박 2~10)
• 초기 메시지: 0개 (사용자 생성)

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Version: 5.0 | Last Updated: October 2024 | Status: Production Ready ✅