KR20100073958A - 3d forward looking sonar system for minimizing ship-strike and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A three dimensional forward looking sonar system for ship prevention purpose and a method thereof are provided to detect underwater object rapidly by processing wideband high sensitivity acoustic transducer in high speed. CONSTITUTION: A transducer(100) transmits the ultrasonic wave in underwater according to a control command, and receives the ultrasonic wave generated underwater. A multiplexor(110) converts the ultrasonic signal into the digital signal. A motion sensing unit(120) receives a motion data of a transducer to calculate the position of the underwater object.

Description

쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 그 방법{3D forward looking sonar system for minimizing ship-strike and method thereof}3D forward looking sonar system for minimizing ship-strike and method

본 발명은 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나(FLS: Forward Looking Sonar) 기술에 관한 것으로서, 특히 고속 운항 선박이 수중 물체와 충돌하는 것을 방지하며, 나아가 수중 생물을 보호하는데 적합한 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional forward looking sonar (FLS) technology for preventing a ship strike, and in particular, a three-dimensional forward for preventing a strike, which is suitable for preventing a high-speed ship from colliding with an underwater object and further protecting an underwater creature. A monitoring sonar apparatus and method thereof are provided.

일반적으로 수중 소나의 전방감시 장치는 민수분야에서 주로 수중을 잠항하는 무인 잠수정(ROV) 및 심해 잠수정(AUV)용으로 많이 개발되고 있으며, 군수분야에서는 잠수함, 어뢰, 기뢰 탐지용 소 해정 등에 적용되고 있는 최신기술이다. 민수분야용 전방감시 장치는 아직 국내에서 연구 개발된 바 없으며, 군용의 경우 그 특성상 외부로 보고된 바 없으나 국산어뢰에 적용되었을 것으로 추정된다. In general, the forward monitoring system of underwater sonar is mainly developed for unmanned submersible (ROV) and deep sea submersible (AUV) submerged mainly in the civilian field, and applied to submarines, torpedoes and mine detection mines in the military field. It is the latest technology. The forward surveillance device for civilian field has not been researched and developed in Korea yet, and the military has not been reported externally due to its characteristics, but it is estimated to have been applied to domestic torpedoes.

전방감시 장치는 운용속도, 운용환경, 요구되는 해상도 등에 따라 개발가능성, 적용기술, 하드웨어 사양 등이 결정된다. 이러한 고속선박용 전방감시 장치의 개발은 빠른 운용속도와 심한 해수면 외란 조건에서 효율적인 수중물체 탐지를 목표로 하나, 전방감시 장치의 개발 기술은 전 세계적으로 아직 연구개발이 보고된 바 없는 미개척 분야에 해당한다.The front surveillance system determines the development possibility, application technology, hardware specification, etc. according to the operating speed, operating environment, and required resolution. The development of the forward surveillance system for high speed vessels aims at efficient underwater object detection at high operating speeds and severe sea surface disturbance conditions, but the development technology of the forward surveillance system is an unexplored field where no R & D has been reported. .

또한, 수중 음향관련 분야는 잠수함의 등장과 함께 급속히 발전한 분야로 대부분이 군용으로 개발되어 민간으로 이전된 기술들이다. 그러므로 기술의 개방성이 낮고 국내 보유기술과 해외기술 간의 차이도 비교적 큰 편이다. In addition, underwater acoustics is a rapidly developed field with the emergence of submarines, most of which have been developed for military use and transferred to the private sector. Therefore, the openness of technology is low and the difference between domestic technology and foreign technology is relatively large.

한편, 해상에서는 도 1과 같은 여객선(A)과 고래(B)와의 충돌사고(쉽 스트라이크: Ship-strike)가 빈번하게 발생하고 있는데, 2004년부터 2007년 10월까지 한·일 정기여객선 항로에서 8건, 일본 큐슈 가고시마 해협에서 1건의 충돌사고가 발생되었으며, 그 빈도가 증가 추세에 있다. 이는 포경 금지로 인한 고래의 개체 수 증가에 기인하는 것으로 추정된다.On the other hand, at sea, frequent collisions between passenger ships A and whales B (ship strike: Ship-strike) as shown in FIG. 1 occur frequently, and from 2004 to October 2007, Eight cases and one collision accident occurred in the Kyushu Kagoshima Strait in Japan, and the frequency is increasing. This is believed to be due to an increase in whale populations due to the ban on whaling.

특히, 이들 충돌사고 중 2006년 4월 일본 가고시마현 근해에서 발생된 충돌사고에서는 104명의 중경상자가 발생하였으며, 우리나라의 경우 2007년 3월의 태종대 앞바다에서 발생된 충돌사고에서는 1명이 사망하고 27명의 중경상자가 발생하였으며, 1회 충돌에 소요되는 선박의 손해액은 약 20억원 이상인 것으로 추산된다.In particular, 104 people suffered serious injuries in the collision near Kagoshima Prefecture, Japan, in April 2006. In Korea, one person died and 27 people suffered serious injuries in March 2007. Self-accident occurred, and the damage of the ship in one collision is estimated to be more than 2 billion won.

한·일 정기여객선은 일일 5~6회 운항하며, 연간 55만명의 승객이 이용하는 중요 해상 운송수단으로 해상운송 산업뿐만 아니라 관광 산업과도 밀접한 관계가 있다. 그러므로 수중 물체에 대한 전방감시 장치는 해상운송산업, 관광산업 및 어족 자원보호라는 경제·산업적 가치를 가질 것으로 기대된다.The Korea-Japan regular passenger ship operates five to six times a day and is an important marine vehicle used by 550,000 passengers a year, and is closely related to the tourism industry as well as the marine transportation industry. Therefore, the forward surveillance system for underwater objects is expected to have economic and industrial value of marine transportation industry, tourism industry and fish stock protection.

향후 전망을 살펴보면, 현재 선박의 속도가 점점 빨라지고 있으며 고래나 수중 부유물들이 증가하고 있어 선박충돌 방지를 위한 많은 연구가 진행될 것이며, 이에 관련된 기술이 급속히 발전할 것으로 예상된다. 특히, 최근 쾌속선들의 충돌 로 인해 전방감시 장치의 개발에 대한 많은 관심이 대두되어 관련 기술의 개발 및 발명이 많이 진행될 것으로 예상되며, 군사용 수중무기체계에 동일 기술이 적용되기 때문에 관련기술에 대한 개발은 더욱 가속도화가 될 것이라 기대된다.Looking at the future prospects, the current speed of the ship is getting faster, and whales and underwater floats are increasing, many studies will be conducted to prevent the collision of ships, and related technologies are expected to develop rapidly. In particular, due to the recent collision of speedboats, much attention has been paid to the development of the forward surveillance system, and the development and invention of related technologies are expected to proceed a lot, and the development of related technologies is applied because the same technology is applied to military underwater weapon systems. It is expected to accelerate further.

이에 종래의 고속선 등 수상/수중 운동체의 모델추출 및 성능 예측기술에 관한 연구사례 가운데 일본을 중심으로 하는 선진 해운국 등에서는 수상(선박), 수중물체(잠수함)를 비롯한 고속선 등 수상/수중 운동체의 모델추출 및 확립기술, 운동성능 예측 기술에 관련된 기술을 오랜 기간 동안 꾸준히 개발해 오고 있고, 활발한 연구가 진행되고 있다.Therefore, among the cases of researches on model extraction and performance prediction technology of water / water vehicle such as high-speed craft, advanced shipping nations centering on Japan have models of water / underwater vehicles such as high-speed boats including water (ship), underwater objects (submarine). Techniques related to extraction and establishment technology and exercise performance prediction technology have been steadily developed for a long time, and active research is being conducted.

 한편, 한반도 주변 해역에 서식하는 고래류로서 이빨고래류(Suborder Odontoceti)로는 참돌고래, 낫돌고래, 큰머리돌고래, 상괭이가 그 대부분을 차지하고, 수염고래류(Suborder Mysticeti)로는 대부분이 밍크고래로 추정되는데, 고래음향에 관한 연구사례로 이빨고래류의 수중 명음 중 수중에서 목표물 탐지에 사용하는 클릭음(click)은 중심주파수가 50~100 kHz에 이르며, 고래류가 무리생활을 함에 있어 상호간의 의사교환의 수단으로 사용되는 것으로 알려진 휘슬음(whistle)은 1~20 kHz 정도의 중심주파수를 나타낸다는 연구사례가 존재한다.Meanwhile, as whales inhabiting the Korean peninsula, dolphins, sickle whales, big-headed dolphins, and hoehoes account for most of them, and most of the whales (Suborder Mysticeti) are mink whales. As a case study, the click sound used for underwater target detection of toothed whales has a center frequency of 50 to 100 kHz, and is used as a means of mutual communication in the life of the whales. There is a case study where whistle is known to represent a center frequency of about 1 to 20 kHz.

이에 외국에서는 자망에 의한 고래류의 혼획을 최소화하기 위하여 10 kHz 및 다양한 주파수에서 약 130~140 dB re 1 μPa@ 1 m의 음향경고장치(acoustic warning system)를 개발한바 있다.Therefore, in order to minimize the cetacean of the whales by the net, an acoustic warning system of about 130-140 dB re 1 μPa @ 1 m was developed at 10 kHz and various frequencies.

또한, 수염고래류와 쾌속여객선과의 충돌에 따른 선박의 안전과 인명을 보호하기 위하여 수중음향 경고시스템을 쾌속선에 적용한 선박들이 등장하고 있다.In addition, in order to protect the safety and life of the ship due to the collision between the bearded whale and the rapid passenger ship, ships applying the underwater acoustic warning system to the fast ship have appeared.

상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 고래 감지 시스템에 있어서는, 수중에서 음파의 감쇠를 고려하면 어떤 일정 출력에서 방사된 수중음은 어떤 거리에서는 더 이상 고래류에게 구집음의 역할을 하지 못하고, 오히려 고래류를 유집하게 되는 문제점이 있었다.In the whale detection system according to the prior art operating as described above, considering the attenuation of the sound waves in the water, the underwater sound radiated at a certain output no longer serves as a beeping sound for the cetaceans at some distance. There was a problem to be collected.

이에 본 발명은, 수중물체(원목, 고래 등)로부터 한일 쾌속여객선과 같은 고속(45 knots 이상) 운항 선박의 충돌을 방지하여 승객의 안전을 확보하고 나아가 고래자원을 보호할 수 있는 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 그 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention, by preventing the collision of high-speed (45 knots or more) operating vessels such as Korea-Japan rapid ferry from underwater objects (wood, whale, etc.) to ensure the safety of passengers and further protect the whale resources 3 A dimensional forward monitoring sonar apparatus and method are provided.

또한 본 발명은, 고속 운항 선박에 장착되어 평면배열 수신기 형태의 광대역 고감도 음향 트랜스듀서를 고속으로 처리함으로써, 수중물체를 신속하게 감지하고, 이를 통해 고속 운항 선박과의 충돌의 방지할 수 있는 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 그 방법을 제공한다.In addition, the present invention, by mounting a high speed navigation vessel in the form of a planar array receiver broadband high-sensitivity acoustic transducer at high speed, it is possible to quickly detect the underwater object, thereby preventing a strike with the high speed navigation vessel Provided is a three-dimensional forward monitoring sonar device and method thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치는, 제어 명령에 따라 수중에 초음파를 송신하며, 수중에서 발생되는 초음파를 수신하는 트랜스듀서와, 상기 트랜스듀서의 초음파 발신 및 수신 제어를 수행하며, 상기 트랜스듀서로부터 수신된 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 먹스부와, 상기 트랜스듀서의 모션 데이터를 수신하여 수중 물체의 위치를 산출하는 모션 센싱부와, 상기 먹스부로부터 전달된 초음파 디지털 신호에 포함된 잡음 제거를 위한 알고리즘을 구현하고, 초음파 송수신 제어 명령을 상기 먹스부로 전달하며, 상기 모션 센싱부로부터 상기 수중 물체의 위치 정보를 전달받는 트랜스시버 처리부와, 상기 트랜스시버 처리부로부터 위치 정보와 잡음 제거된 초음파 디지털 신호를 전달받아 이를 토대로 수중 물체를 감지하고, 감지된 수중 물체에 대한 종류를 확인하여 디스플레이하는 시스템 제어부를 포함한다.In accordance with an embodiment of the present invention, a three-dimensional front monitoring sonar apparatus for preventing a ship strike includes: a transducer for transmitting ultrasonic waves in water according to a control command and receiving ultrasonic waves generated in the water; and transmitting and receiving ultrasonic waves of the transducers. A mux unit for performing control and converting the ultrasonic signal received from the transducer into a digital signal, a motion sensing unit receiving the motion data of the transducer to calculate a position of an underwater object, and a transfer from the mux unit Implementing an algorithm for removing noise included in an ultrasonic digital signal, transmitting an ultrasonic transmission and reception control command to the MUX unit, a transceiver processing unit for receiving the position information of the underwater object from the motion sensing unit, and the position information from the transceiver processing unit And receive the noise-free ultrasonic digital signal And a system control unit for display to detect underwater objects, and determine the type of the detected underwater objects.

본 발명의 일 실시예에 따른 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 방법은, 트랜스듀서에서 수신한 제어명령에 따라 수중에 초음파를 송신하며, 수중에서 발생되는 초음파를 수신하는 과정과, 먹스부를 통해 상기 트랜스듀서의 초음파 발신 및 수신 제어를 수행하고, 상기 트랜스듀서로부터 수신된 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정과, 모션 센싱부에서 상기 트랜스듀서로부터 모션 데이터를 수신하여 수중 물체의 위치 정보를 산출하는 과정과, 트랜스시버 처리부에서 상기 모션 센싱부로부터 상기 수중 물체의 위치 정보를 전달받고, 상기 먹스부로부터 전달된 초음파 디지털 신호의 잡음 제거를 수행하는 과정과, 시스템 제어부에서 상기 트랜스시버 처리부로부터 위치 정보와 잡음 제거된 초음파 디지털 신호를 전달받아 이를 토대로 수중 물체를 감지하고, 감지된 수중 물체에 대한 종류를 확인하여 디스플레이하는 과정을 포함한다.In the ship strike prevention three-dimensional forward monitoring method according to an embodiment of the present invention, transmitting ultrasonic waves in the water according to the control command received from the transducer, receiving the ultrasonic waves generated in the water, and through the mux part Performing ultrasonic transmission and reception control of a transducer, converting the ultrasonic signal received from the transducer into a digital signal, and receiving motion data from the transducer in a motion sensing unit to calculate position information of an underwater object And receiving, by the transceiver processor, position information of the underwater object from the motion sensing unit, and performing noise removal of the ultrasonic digital signal transmitted from the mux unit, and removing the position information and noise from the transceiver processor by the system controller. Received ultrasonic digital signal to receive It comprises the step of displaying to determine the type of the detected objects, detect underwater objects.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 그 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.According to the ship strike prevention three-dimensional front monitoring sonar device and method according to an embodiment of the present invention as described above has one or more of the following effects.

본 발명의 실시예에 따른 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 이의 전방감시 방법에 의하면, 기술적 효과로서 3차원 전방 감시 소나 장치의 경우 고속(40 knots 이상) 운용기술은 기초 연구자료 및 응용기술 가치가 매우 클 뿐만 아니라 평면배열(PA: Plane Array) 수신기 형태의 광대역 고감도 음향 트랜스듀서를 고속으로 신호 처리하는 기술을 통하여 기존까지 사용하는 측량장비나 탐색장비를 한 차원 향상시키는 성과를 낼 수 있다. According to the three-dimensional forward monitoring sonar device and the forward monitoring method for the ship strike prevention according to an embodiment of the present invention, as a technical effect, the high-speed (40 knots or more) operating technology for the three-dimensional forward monitoring sonar device is a basic research data and application technology Not only is it extremely valuable, but it also improves the level of surveying and navigation equipment used in the past by using high-speed signal processing technology for broadband high-sensitivity acoustic transducers in the form of plane array (PA) receivers. .

민군 분야에서 자율무인잠수정(AUV)과 어뢰 등에 본 발명의 기술을 적용하면 잠수함용으로 개발중인 무인잠수정(UUV)에 사용되어 첨단기술을 확보하게 된다. Application of the present invention to autonomous unmanned submersibles (AUVs) and torpedoes in the civil-military field will be used in unmanned submersibles (UUVs), which are being developed for submarines, to secure advanced technologies.

경제적 효과로서 한-일간 쾌속여객선 항로에서 8건의 사건으로 1명 사망하고 50~60명의 중경상자와 선박피해 160억원의 비용을 절감할 수 있으며 연간 55만명 승객이 이용, 관광 산업과도 밀접한 관계가 있어 해상운송산업 및 관광산업 부흥에도 기대된다. As an economic effect, one person is killed in eight incidents on the Korea-Korea Express Passenger Passenger's route, and 50 to 60 people in Chongqing box and ship damages can be reduced by KRW 16 billion, and 550,000 passengers are used annually. It is also expected to revive the marine transportation industry and tourism industry.

특히, 도입이 시급한 쾌속선을 대상으로 하는 경우 전 세계적으로 1,000억 원 이상의 시장이 있으며 향후 중속 여객선까지 장착이 규제화되면 수요는 매우 크고 국내외 고부가가치 크루즈 선박에도 장착될 수 있으므로 조선산업과의 연계가 가능하다. In particular, if the rapid ships are urgently introduced, there are more than 100 billion won in the market worldwide. Do.

사회 문화적 효과로서 미국의 국립해양대기청(NOAA)에서는 센터를 따로 설립 하고 북방 긴 수염 고래와 선박간의 충돌을 예방하기 위한 콜 센터를 운영하는 상황에서 대한해협에 서식하며 개체 수 부족으로 멸종위기에 빠진 고래 등의 어족자원에 대한 보호 효과를 나타낼 수 있다. As a socio-cultural effect, the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) of the United States has established a separate center and a call center to prevent collisions between long-tailed whales and ships. It can protect the fish stocks, such as missing whales.

이에 본 발명의 실시예에서와 같이 고속으로 운항하는 쾌속여객선에 장착하여 수면 및 수중 물체와 충돌을 회피하는 장치로 활용가능하며, 민군분야에서 개발중인 수중 운동체에 응용하여 수중자율운항 및 물체회피 장치로 활용하거나 군사용으로 항만방어체계 분야에서 빠르게 수중으로 침투하는 잠수정 및 어뢰감시 장치로의 활용을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.Therefore, it can be used as a device for avoiding collisions with water and underwater objects by mounting it on a high-speed passenger ship that operates at high speed, as in the embodiment of the present invention, and applied to an underwater vehicle under development in the civil and military fields. It can be used as a submersible and torpedo monitoring device that rapidly penetrates underwater in the field of defense system for military use or for military use.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기 능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. Combinations of each block of the accompanying block diagram and each step of the flowchart may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may not be included in each block or flowchart of the block diagram. It will create means for performing the functions described in each step. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block or flow chart step of the block diagram. Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions that perform processing equipment may also provide steps for performing the functions described in each block of the block diagram and in each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or step may represent a portion of a module, segment or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks or steps may occur out of order. For example, the two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially concurrently or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the functionality involved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

45knots에서 선박은 초당 23m를 전진하며, 이때 최소한의 수중 장애물을 감지하기 위해서는 초당 최소 2회 이상의 초음파 송수신이 필요하며 1초 이내에 수중 물체를 감지해야 한다. 항해사가 장애물을 감지하고 속도를 줄여 선박 안전을 확보하기 위한 최소 거리가 150m 정도이다. 최대 감시 거리를 300m로 설정하였을 경우, 최초 수중 장애물 감지 후 6.5초(약150m 전진)이내에 속도를 감속하면 선박의 안전성이 확보될 수 있다. 이를 위한 신호처리 시간이 0.5초 이내이면 최소한의 안전성이 확보될 수 있다.At 45 knots, the ship advances 23 meters per second, which requires at least two ultrasonic transmissions per second to detect minimal underwater obstacles and must detect underwater objects within one second. The minimum distance for the navigator to detect obstacles and reduce the speed to ensure ship safety is around 150m. If the maximum monitoring distance is set to 300m, the safety of the ship can be secured by reducing the speed within 6.5 seconds (about 150m forward) after the initial underwater obstacle detection. If the signal processing time for this is within 0.5 seconds can be secured to the minimum.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 전방감시 소나 장치의 구조를 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the structure of a three-dimensional forward monitoring sonar apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 3차원 전방감시 소나 장치는 트랜스듀서부(Transducer)(100), 먹스부(MUX)(110), 모션 센싱부(Motion Sensor)(120), GPS 수신부(130), 트랜스시버 처리부(transceiver processing)(140)와 시스템 제어부(150) 등을 포함한다.Referring to FIG. 2, the three-dimensional forward monitoring sonar apparatus includes a transducer unit 100, a mux unit 110, a motion sensor unit 120, a GPS receiver unit 130, and a transceiver. A processor 140, a system controller 150, and the like.

트랜스듀서부(100)는 초음파를 기설정된 범위의 방향으로 방사하여 표적으로부터 반사되는 초음파를 수신하거나, 수중에서 발생되는 각종 소음 및 표적에서 발생되는 소음을 감지하는 센서 모듈로서, 60° 이상의 범위로 배열된 송신빔(102) 폭과 다수의 평면 배열된 수신빔(104)을 구비함으로써, 고속으로 전진하는 고속정의 전방 300m 내에 존재하는 임의의 표적, 즉 수중 물체를 감지하는 것이 가능하며, 300m 및 그 이상의 전방에 대한 원거리 감시를 위해서는 높은 송수신감도가 필요할 수 있다.The transducer unit 100 is a sensor module that receives ultrasonic waves reflected from a target by radiating ultrasonic waves in a direction of a preset range, or detects various noises generated from underwater and noise generated from a target, and has a range of 60 ° or more. By having an array of transmitted beams 102 wide and a plurality of planarly arranged receive beams 104, it is possible to detect any targets, i.e. underwater objects, existing within 300m of the high speed boat forward, advancing at high speed, 300m and Higher sensitivity may be required for remote surveillance beyond that point.

먹스부(110)부는 트랜스듀서부(100)의 초음파 수신기로부터의 신호를 디지털 신호로 변환, 즉 먹싱 처리한 후, 트랜스시버 처리부(140)로 고속 전송하고, 트랜스시버 처리부(140)로부터 원격 제어 명령을 수신한 경우, 트랜스듀서부(100)를 통한 초음파 발신 및 수신에 관련된 제어를 수행한다.The mux unit 110 converts the signal from the ultrasonic receiver of the transducer unit 100 into a digital signal, that is, muxes the signal, and then transmits the high speed signal to the transceiver processing unit 140 and transmits a remote control command from the transceiver processing unit 140. If received, the control related to the transmission and reception of the ultrasonic wave through the transducer unit 100 is performed.

모션 센싱부(120)는 초음파 송수신시 트랜스듀서(100)로부터 발생되는 모션 데이터를 수신하여 수중물체의 정확한 위치를 산출하고, 산출된 위치 정보를 트랜스시버 처리부(140)로 전달한다.The motion sensing unit 120 receives the motion data generated from the transducer 100 during ultrasonic transmission and reception, calculates the exact position of the underwater object, and transmits the calculated position information to the transceiver processing unit 140.

GPS 수신부(130)는 선박 및 수중 물체의 정확한 위치를 파악하기 위한 부가 장치로서, 예컨대 GPS 수신안테나, 위성 신호 처리기 등을 포함할 수 있으며, 도시 생략된 원격지의 GPS 위성들로부터 기 설정된 시간 간격으로 수신되는 위성신호를 처리하여 얻은 선박 및 수중 물체에 대한 현재 좌표 값을 트랜스시버 처리부(140) 로 전송한다.The GPS receiver 130 is an additional device for determining the exact position of the ship and the underwater object, and may include, for example, a GPS receiver antenna, a satellite signal processor, and the like at predetermined time intervals from remote GPS satellites, not shown. Transmits the current coordinate values for the vessel and the underwater object obtained by processing the received satellite signal to the transceiver processing unit 140.

트랜스시버 처리부(140)는 먹스부(110)로부터 수신한 초음파 디지털 신호에 포함된 잡음 제거를 위한 알고리즘을 구현하고, 초음파 송수신 제어 명령을 먹스부(110)로 전달하며, 모션 센싱부(120)로부터 산출된 수중 물체의 위치 정보를 전달받는 것으로서, 전원모듈(142), 디먹스 모듈(144), 수신 신호 처리 모듈(146) 및 메인 제어 모듈(148)을 포함한다. The transceiver processor 140 implements an algorithm for removing noise included in the ultrasonic digital signal received from the mux unit 110, transmits an ultrasonic transmission / reception control command to the mux unit 110, and transmits the motion signal from the motion sensing unit 120. The calculated position information of the underwater object is received, and includes a power module 142, a demux module 144, a reception signal processing module 146, and a main control module 148.

이에 전원모듈(142)은 먹스부(110) 및 트랜스듀서(100)로 초음파 송신에 필요한 전원을 공급하게 되며, 디먹스 모듈(144)은 먹스부(110)로부터 전달된 초음파 신호를 디먹싱 처리한다. 디먹싱된 초음파 신호는 수신 신호 처리 모듈(146)로 전달되어, 수신 신호 처리 모듈(146)에서 디먹싱된 초음파 신호에 포함된 스펙클(Speckle) 및 수중 발생 초음파 등과 같은 잡음 제거를 위한 알고리즘 또는 필터(예컨대, SSP 알고리즘 또는 적응성 가중 메디안 필터)등을 통해 잡음 제거를 수행한다.The power module 142 supplies the power necessary for the ultrasonic transmission to the mux unit 110 and the transducer 100, the demux module 144 demuxing the ultrasonic signal transmitted from the mux unit 110 do. The demuxed ultrasonic signal is transmitted to the received signal processing module 146, and an algorithm for noise removal such as speckle and underwater ultrasonic waves included in the demuxed ultrasonic signal in the received signal processing module 146 or Noise reduction is performed through a filter (eg, an SSP algorithm or an adaptive weighted median filter).

또한 수신 신호 처리 모듈(146)은 모션 센싱부(120)로부터 산출된 수중 물체의 위치 정보를 수신하고, GPS 수신부(130)로부터 선박 위치 정보를 수신하여 선박에서 임의의 위치에 위치한 수중 물체의 정확한 위치 판단을 수행할 수 있다. 그리고 메인 제어 모듈(148)에서는 시스템 제어부(150)와 연동하여 수신된 초음파 송수신 제어 명령을 먹스부(110)로 전달하고, 수신 신호 처리 모듈(146)로부터 잡음이 제거된 초음파 신호와, 선박 및 수중 물체의 위치 정보를 전달받아 이를 시스템 제어부(150)로 송신한다. 이때, 메인 제어 모듈(148)은 시스템 제어부(150)와 유무 선망으로 연결될 수 있으나, 일반적으로는 랜(LAN) 망을 통하여 연결되며, 이를 통해 디지털 입출력(DIO), 아날로그 입출력(AIO)을 수행할 수 있다.In addition, the reception signal processing module 146 receives the position information of the underwater object calculated from the motion sensing unit 120, and receives the vessel position information from the GPS receiver 130 to accurately determine the position of the underwater object at any position on the ship. Position determination can be performed. In addition, the main control module 148 transmits the ultrasonic transmission / reception control command received in association with the system control unit 150 to the mux unit 110 and removes noise from the received signal processing module 146, the vessel and the The location information of the underwater object is received and transmitted to the system controller 150. In this case, the main control module 148 may be connected to the system control unit 150 by a wired or wireless network, but is generally connected through a LAN network, and thus performs digital input / output (DIO) and analog input / output (AIO). can do.

시스템 제어부(150)는 조작 패널 등을 구비하여 항해사로부터 입력된 제어명령을 수신하고, 수신된 제어 명령에 따라 초음파 송수신 제어 및 수중 물체의 위치 정보 제공 등을 수행하기 위해 전체 시스템을 제어하며, 이미지 프로세싱, 수중물체 목표물에 대한 감지(Target detection)와 감지된 목표물에 대한 종류를 파악하여 분류(classification)등을 수행한다. The system controller 150 is provided with an operation panel to receive a control command input from a navigator, and controls the entire system to perform ultrasonic transmission / reception control and location information of an underwater object according to the received control command. Processing, target detection of underwater objects and classification of the detected targets are performed.

이에 시스템 제어부(150)는 트랜스시버 처리부(140)를 통해 잡음 제거된 초음파 신호를 수신하고, 선박 및 수중 물체의 위치 정보를 토대로 수중 물체를 판단하기 위한 고속의 연산처리 및 그래픽 처리를 수행하게 되며, 이때, 화면 상에 선박에서 수중 물체가 위치한 곳까지의 거리 및 수중 깊이를 정확히 나타내기 위해 3차원 방식으로 나타내거나, 수중물체까지의 거리 정보, 수중 깊이 정보를 각각 화면 상에 표시할 수도 있다. 이를 통해 연산처리 및 그래픽 처리된 정보는 디스플레이 되어 선박 내의 항해사가 이를 인지하게 된다.Accordingly, the system controller 150 receives the ultrasonic signal from which the noise is removed through the transceiver processor 140, and performs high speed arithmetic and graphic processing for determining an underwater object based on the position information of the ship and the underwater object. In this case, in order to accurately represent the distance from the vessel to the place where the underwater object is located and the depth of the underwater, it may be displayed in a three-dimensional manner, or the distance information to the underwater object, underwater depth information may be displayed on the screen. Through this, the arithmetic and graphic information is displayed and recognized by the navigator in the ship.

이는 상기에서 기재한 바와 같이 고속으로 운항하는 선박에서 수중 장애물을 감지하기 위해서는 초당 최소 2회 이상의 초음파 송수신이 필요하며 1초 이내에 수중 물체를 감지하여야 300m 범위의 감시거리에서 항해사가 수중 물체를 인지하여 운항 중인 경로에 수중물체가 존재하는 경우, 경로를 우회하거나, 속도를 줄여서 선박의 안전을 확보하는 것이 가능하며, 이를 위해서는 3차원 전방 감시 소나 장치에서의 신호처리 시간을 0.5초 이내로 수행해야 한다.As described above, in order to detect underwater obstacles in a vessel operating at high speed, at least two ultrasonic transmissions and receptions are required per second, and an underwater object must be detected within 1 second to detect an underwater object at a monitoring range of 300m. If there is an underwater object on the route in operation, it is possible to secure the safety of the ship by bypassing the route or reducing the speed. To do this, the signal processing time in the 3D forward monitoring station or device must be performed within 0.5 seconds.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 전방감시 소나 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation procedure of a three-dimensional forward monitoring sonar apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 시스템 제어부(150)에서 입력된 초음파 송수신 제어 명령을 트랜스시버 처리부(140)를 거쳐 먹스부(110)로 전달하며, 먹스부(110)에서는 트랜스듀서(100)로 이를 전달한다(300단계). 트랜스듀서(100)에서는 송신 및 수신 어레이를 통해 초음파를 송신하며, 이에 선박의 전방 임의의 위치에 수중 물체로부터 반사된 초음파를 다시 수신하거나, 수중 물체를 포함하는 수중에서 발생된 초음파를 수신하게 된다(302단계).Referring to FIG. 3, the ultrasonic transmission and reception control command input from the system controller 150 is transmitted to the mux unit 110 via the transceiver processing unit 140, and the mux unit 110 transmits the ultrasonic wave control command to the transducer 100. (Step 300). Transducer 100 transmits the ultrasonic waves through a transmission and reception array, and thus receives the ultrasonic waves reflected from the underwater object at an arbitrary position in front of the ship, or receives the ultrasonic waves generated underwater including the underwater object. (Step 302).

이에 먹스부(110)에서는 트랜스듀서(100)로부터 수신된 초음파 신호를 먹싱을 통해 디지털 신호로 변환하여 트랜스시버 처리부(140)로 전송한다(304단계). 트랜스시버 처리부(140)에서는 잡음 제거 알고리즘을 통해 먹스부(110)로부터 전달받은 초음파 디지털 신호에 포함된 잡음을 제거하며, 모션 센싱부(120)를 통해 전달된 수중 물체의 위치 정보와 GPS 수신부(130)를 통해 전달된 선박의 위치 정보를 잡음 제거된 초음파 디지털 신호와 함께 시스템 제어부(150)로 전달한다(306단계). The mux unit 110 converts the ultrasonic signal received from the transducer 100 into a digital signal through the mux and transmits it to the transceiver processing unit 140 (step 304). The transceiver processor 140 removes noise included in the ultrasonic digital signal received from the mux unit 110 through a noise removing algorithm, and position information of the underwater object and the GPS receiver 130 transmitted through the motion sensing unit 120. In step 306, the ship's position information transmitted to the system controller 150 is transmitted together with the ultrasonic digital signal from which the noise is removed.

이에 시스템 제어부(150)에서는 트랜스시버 처리부(140)로부터 전달된 초음파 디지털 신호로부터 수중 물체를 판단하고, 분류하며, 해당 수중 물체가 선박에서 어느 정도에 위치했는지 여부를 나타내는 거리 및 수중 깊이 정보를 이미지 및 그래픽 처리하여 항해사에게 디스플레이 하게 된다(308단계).Accordingly, the system controller 150 determines and classifies the underwater object from the ultrasonic digital signal transmitted from the transceiver processor 140, and displays the image and the depth and depth information indicating how far the underwater object is located in the ship. The graphic is processed and displayed to the navigator (step 308).

도4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 전방감시 소나의 구현 방식에 대한 도면이다.4 is a diagram illustrating an implementation method of a three-dimensional forward surveillance sonar according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 고속 훼리선(400)의 선저에 전방감시 소나를 설치하여 수중의 물체를 좌우 45도 각도의 범위에서 수심의 깊이에 따른 모습을 레이더망(410)에 시각화한 것으로서, 이와 같이 3차원 전방감시 소나를 통해 수중의 물체를 조기에 인지하여 대비하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 4, the front surveillance sonar is installed on the bottom of the high speed ferry 400 to visualize the underwater object on the radar network 410 according to the depth of the water in the range of 45 degrees left and right. Through the three-dimensional forward monitoring sonar, it is possible to recognize and prepare underwater objects early.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치 및 이의 전방감시 방법은, 원목이나 고래 등과 같은 수중물체로부터 한일 쾌속여객선과 같은 45 knots 이상의 고속 운항 선박의 충돌을 방지하여 승객의 안전을 확보하고 나아가 고래자원을 보호하기 위한 것으로 평면배열 수신기 형태의 광대역 고감도 음향 트랜스듀서를 고속으로 처리하여 수중 물체의 위치 정보를 항해사에게 신속히 나타낼 수 있는 3차원 전방 감시 소나 장치를 제공한다.As described above, the ship strike prevention three-dimensional front monitoring sonar apparatus and its forward monitoring method according to an embodiment of the present invention, the collision of high-speed operating vessels of 45 knots or more, such as the Korea-Japan rapid ferry from an underwater object such as wood or whale It is designed to secure passenger safety and protect whale resources.It is a 3D front monitoring station or device that can quickly display the position information of underwater objects to the navigator by processing broadband high-sensitivity acoustic transducer in the form of plane array receiver at high speed. to provide.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

도 1은 일반적인 여객선 및 쉽 스트라이크 고래를 도시한 도면,1 is a view showing a typical passenger ship and a ship strike whale,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 전방감시 소나 장치의 구조를 도시한 블록도,Figure 2 is a block diagram showing the structure of a three-dimensional forward monitoring sonar apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 전방감시 소나 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도,3 is a flow chart showing an operation procedure of a three-dimensional forward monitoring sonar apparatus according to an embodiment of the present invention;

도4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 전방감시 소나의 구현 방식에 대한 도면.Figure 4 is a view of the implementation method of the three-dimensional forward surveillance sonar according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

100 : 트랜스듀서부 110 : 먹스부100: transducer unit 110: mux unit

120 : 모션 센싱부 130 : GPS 수신부120: motion sensing unit 130: GPS receiver

140 : 트랜스시버 처리부 150 : 시스템 제어부140: transceiver processing unit 150: system control unit

Claims (10)

제어 명령에 따라 수중에 초음파를 송신하며, 수중에서 발생되는 초음파를 수신하는 트랜스듀서와,A transducer for transmitting ultrasonic waves under water according to a control command and receiving ultrasonic waves generated under water; 상기 트랜스듀서의 초음파 발신 및 수신 제어를 수행하며, 상기 트랜스듀서에 의하여 수신된 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 먹스부와,A mux unit for performing ultrasonic transmission and reception control of the transducer and converting the ultrasonic signal received by the transducer into a digital signal; 상기 트랜스듀서에 의하여 발생되는 모션 데이터를 수신하여 수중 물체의 위치를 산출하는 모션 센싱부와,A motion sensing unit configured to receive motion data generated by the transducer and calculate a position of an underwater object; 상기 먹스부로부터 전달된 초음파 디지털 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위한 알고리즘을 구현하고, 초음파 송수신 제어 명령을 상기 먹스부로 전달하며, 상기 모션 센싱부로부터 상기 수중 물체의 위치 정보를 전달받는 트랜스시버 처리부와,A transceiver processor for implementing an algorithm for removing noise included in the ultrasonic digital signal transmitted from the mux unit, transmitting an ultrasonic transmission / reception control command to the mux unit, and receiving position information of the underwater object from the motion sensing unit; , 상기 트랜스시버 처리부로부터 위치 정보와 잡음이 제거된 초음파 디지털 신호를 전달받아 이를 토대로 수중 물체를 감지하고, 감지된 수중 물체에 대한 종류를 확인하여 디스플레이하는 시스템 제어부The system controller receives the ultrasonic digital signal from which the position information and the noise are removed from the transceiver processor, detects the underwater object based on the received information, and checks and displays the type of the detected underwater object. 를 포함하는 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치.Easy strike prevention three-dimensional front monitoring sonar comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 트랜스듀서는,The transducer, 적어도 60°이상의 초음파 송신빔폭과 적어도 두개의 평면 배열된 수신빔을 포함하는At least 60 ° ultrasonic transmission beam width and at least two planar arrayed reception beams 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치.Three-dimensional forward surveillance sonar device for easy strike prevention. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 트랜스시버 처리부는,The transceiver processing unit, 상기 먹스부 및 트랜스듀서로 초음파 송신에 필요한 전원을 공급하는 전원부와,A power supply unit supplying power required for ultrasonic transmission to the mux unit and the transducer; 상기 먹스부로부터 전달된 초음파 신호를 디먹싱하는 디먹스부와,Demux unit for demuxing the ultrasonic signal transmitted from the mux unit, 상기 디먹싱된 초음파 신호에 포함된 잡음 제거를 수행하고, 상기 모션 센싱부로부터 전달된 상기 수중 물체의 위치 정보를 수신하는 수신신호 처리부와,A reception signal processor configured to perform noise removal included in the demuxed ultrasonic signal and to receive location information of the underwater object transmitted from the motion sensing unit; 상기 시스템 제어부와 연동하여 수신된 초음파 송수신 제어 명령을 상기 먹스부로 전달하고, 상기 잡음 제거된 초음파 신호 및 상기 수중 물체의 위치 정보를 송신하는 메인 제어부The main control unit transmits the ultrasonic transmission and reception control command received in cooperation with the system control unit to the mux unit, and transmits the noise-removed ultrasonic signal and the position information of the underwater object. 를 포함하는 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치.Easy strike prevention three-dimensional front monitoring sonar comprising a. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 메인 제어부는,The main control unit, GPS 수신부로부터 적어도 두개의 GPS 위성들을 통해 GPS 신호를 수신하여 산출된 선박의 위치 정보를 전달받아, 이를 토대로 선박의 위치 및 수중 물체의 위치를 판단하는 Receives ship position information calculated by receiving GPS signals from at least two GPS satellites from the GPS receiver, and determines the ship's position and the position of the underwater object based on the ship's position information. 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치.Three-dimensional forward surveillance sonar device for easy strike prevention. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 시스템 제어부는,The system control unit, 상기 트랜스시버 처리부로부터 상기 잡음 제거된 초음파 신호 및 상기 수중 물체의 위치 정보를 전달 받아 이를 토대로 수중 물체를 판단하고, 상기 판단된 수중 물체의 위치 정보를 디스플레이하는 Receiving the noise-free ultrasonic signal and the position information of the underwater object from the transceiver processor to determine the underwater object based on this, and displaying the determined position information of the underwater object. 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 소나 장치.Three-dimensional forward surveillance sonar device for easy strike prevention. 트랜스듀서에서 수신한 제어명령에 따라 수중에 초음파를 송신하며, 수중에서 발생되는 초음파를 수신하는 과정과,Transmitting ultrasonic waves in water according to the control command received from the transducer, receiving ultrasonic waves generated in the water, 먹스부를 통해 상기 트랜스듀서의 초음파 발신 및 수신 제어를 수행하고, 상기 트랜스듀서에 의하여 수신된 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정과,Performing ultrasonic transmission and reception control of the transducer through a mux unit, and converting the ultrasonic signal received by the transducer into a digital signal; 모션 센싱부에서 상기 트랜스듀서에 의하여 발생되는 모션 데이터를 수신하여 수중 물체의 위치 정보를 산출하는 과정과,Calculating the position information of the underwater object by receiving motion data generated by the transducer in the motion sensing unit; 트랜스시버 처리부에서 상기 모션 센싱부로부터 상기 수중 물체의 위치 정보를 전달받고, 상기 먹스부로부터 전달된 초음파 디지털 신호의 잡음을 제거하는 과정과,Receiving, by a transceiver processor, position information of the underwater object from the motion sensing unit, and removing noise of the ultrasonic digital signal transmitted from the mux unit; 시스템 제어부에서 상기 트랜스시버 처리부로부터 위치 정보와 잡음이 제거된 초음파 디지털 신호를 전달받아 이를 토대로 수중 물체를 감지하고, 감지된 수중 물체에 대한 종류를 확인하여 디스플레이하는 과정을 포함하는And receiving, by the system controller, an ultrasonic digital signal from which the position information and the noise have been removed from the transceiver processor, detecting the underwater object based on this, and checking and displaying the type of the detected underwater object. 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 방법.Three-dimensional forward monitoring method for prevention of easy strike. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 트랜스듀서는,The transducer, 적어도 60°이상의 초음파 송신빔폭과 적어도 두개의 평면 배열된 수신빔을 포함하는At least 60 ° ultrasonic transmission beam width and at least two planar arrayed reception beams 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 방법.Three-dimensional forward monitoring method for prevention of easy strike. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 초음파 디지털 신호의 잡음 제거를 위한 알고리즘을 구현하는 과정은,The process of implementing an algorithm for noise cancellation of the ultrasonic digital signal, 상기 먹스부로부터 전달된 초음파 신호를 디먹싱하는 과정과,Demuxing the ultrasonic signal transmitted from the mux part; 상기 디먹싱된 초음파 신호에 포함된 잡음을 알고리즘 또는 필터를 통해 제 거하는 과정을 포함하는Removing noise included in the demuxed ultrasonic signal through an algorithm or a filter 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 방법.Three-dimensional forward monitoring method for prevention of easy strike. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 트랜스시버 처리부는,The transceiver processing unit, GPS 수신부로부터 적어도 두개의 GPS 위성들을 통해 GPS 신호를 수신하여 산출된 선박의 위치 정보를 전달받아, 이를 토대로 선박의 위치 및 수중 물체의 위치를 판단하는Receives ship position information calculated by receiving GPS signals from at least two GPS satellites from the GPS receiver, and determines the ship's position and the position of the underwater object based on the ship's position information. 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 방법.Three-dimensional forward monitoring method for prevention of easy strike. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 디스플레이하는 과정은,The display process, 상기 시스템 제어부에서 상기 잡음 제거된 초음파 신호를 토대로 수중 물체를 판단하고, 상기 수중 물체의 위치 정보를 토대로 선박에서의 해당 거리 및 수중 깊이를 판단하여, 이를 화면상에 나타내는The system controller determines the underwater object based on the noise-removed ultrasonic signal, and determines the corresponding distance and the underwater depth in the ship based on the position information of the underwater object, 쉽 스트라이크 방지용 3차원 전방 감시 방법.Three-dimensional forward monitoring method for prevention of easy strike.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101134627B1 (en) * 2010-11-04 2012-04-09 (주)동하테크 Searching system for vessels sank using position sensor and oil detection sensor
KR101236970B1 (en) * 2011-04-18 2013-02-26 창원대학교 산학협력단 Underwater object detection system and method the same
KR101527584B1 (en) * 2013-10-18 2015-06-16 한국해양과학기술원 Apparatus and method for measuring internal waves using radar
KR20180137962A (en) * 2017-06-20 2018-12-28 최준서 Sonar for detecting submarines

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