KR0164888B1 - 동적 위치 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ROV(Remotely Operated Vehicle)나 잠수정등의 위치를 파악할 수 있는 동적 위치측정 시스템에 관한 것으로 일정간격의 펄스신호를 송신하는 핑거로부터 도달하는 펄스신호의 수신시간차를 이용하여 위치측정을 정확히 할 수 있는 동적위치 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은 기설정된 시간 간격으로 초음파 펄스를 발생하는 핑거의 위치를 측정하는 동적 위치 측정 시스템에 있어서:소정 간격으로 이격되어 배치된 다수개의 수파기로 구성되고, 상기 수파기 각각은 상기 핑거로부터 송출되어 오는 초음파 펄스를 각각 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수신 수단과; 상기 각 수파기로부터 제공되는 전기 신호를 증폭하고, 컴퓨터에서 처리할 수 있는 신호로 파형 정형하는 수단과; 상기 파형 정형 수단으로부터 제공되는 파형 정형되어 입력되는 신호로부터, 상기 각 수파기가 상기 초음파 펄스를 수신한 수신 시간을 각각 검출한후, 상기 각 수신 시간간의 시간차를 측정하는 수단과; 상기 측정된 수신 시간차를 이용하여 상기 핑거의 위치를 계산하고 그 위치를 표시하되, 상기 핑거의 위치 계산은 쌍곡선 위치 결정법에 의해 결정되는 수단을 포함하는 동적 위치측정 시스템에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 동적 위치측정 시스템을 ROV나 수중 작업 로봇에 적용하는 경우, 관찰 또는 작업하고자 하는 곳으로 정확히 유도할 수 있을 뿐만아니라 계획적인 작업수행이 가능하다.

Description

동적 위치 측정 시스템

제1도는 본 발명에 따른 동적 위치측정 시스템의 블록도.

제2도는 제1도의 수신기의 상세 블록도.

제3도는 무지향성 수파기의 제작방법을 도시하는 도면.

제4도는 싱글보드 컴퓨터의 상세 블록도.

제5a도 및 제5b도는 핑거로 부터의 신호를 입력 처리하여 핑거의 위치를 나타내는 흐름도.

제6도는 위치 계산의 흐름도.

제7a도와 제7b도는 시뮬레이션으로 구한 위치 계산의 정확도를 도시하는 도면.

제8도는 해저에 고정시킨 핑거를 기준으로 수파기의 좌표 변동 즉, 선체의 이동량을 구하여 도시한 도면.

제9도는 핑거를 부착시킨 ROV를 해저의 특정점까지 유도하는 실험의 결과를 도시한 도면.

제10도는 경과 시간에 따른 선체의 운동을 도시한 도면.

제11도는 향어에 핑거를 부착시켜 이를 양어장에 방류한 후 추적한 향어의 이동궤적 및 유영속도의 분포를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100-106 : 수파기 108 : 4채널 수신기

110 : 인터페이스 112 : 싱글보드컴퓨터

114 : 노트북 컴퓨터 122, 124 : 핑거

200 : 프리앰프 202 : 대역필터

204 : 3 단증폭 및 대역필터 206 : 검파부

208 : 파형정형 및 펄스폭 보상부 210 : 포토커플러

본 발명은 ROV(Remotely Operated Vehicle)나 잠수정등의 위치를 파악할 수 있는 동적 위치측정 시스템에 관한 것이다.

동적 위치측정 시스템은 주로 노르웨이, 영국, 미국 일본등의 선진국에서 개발되었으며, 이들 시스템에서는 주로 트랜스폰더(trasponder)를 이용하여 ROV나 잠수정등의 위치를 파악하였다. 트랜스폰더는 송수신 기능을 갖추고 있으므로, 선박으로부터 질문신호를 수신하면 응답신호를 송신하는 장치이다. 트랜스폰더를 이용하는 위치측정 시스템에서는 선박으로부터 질문신호를 송신한 후 트랜스폰더로부터 응답신호를 수신하기까지 소요된 시간으로부터 트랜스폰더까지의 거리를 구할 수 있다. 이와같은 거리를 두 개 구하면 2차원 계산이 가능하고, 세 개 이상이면 3차원 위치계산을 할 수 있다. 이 시스템은 거리를 측정하여 트랜스폰더의 위치의 좌표를 구함으로써 ROV나 잠수정등의 위치를 파악할 수 있었다.

하지만, 트랜스폰더를 이용하여 위치를 측정하는 시스템은 트랜스폰더의 거리를 측정하여 위치 좌표를 구하는 것이므로, 수온의 변화가 있을 때에는 음파의 전달속도가 변해 위치측정에 상당한 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일정간격의 펄스신호를 송신하는 핑거로부터 도달하는 펄스신호의 수신시간차를 이용하여 위치측정을 정확히 할 수 있는 동적위치 측정 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 기설정된 시간 간격으로 초음파 펄스를 발생하는 핑거의 위치를 측정하는 동적 위치 측정 시스템에 있어서: 소정 간격으로 이격되어 배치된 다수개의 수파기로 구성되고, 상기 수파기 각각은 상기 핑거로부터 송출되어 오는 초음파 펄스를 각각 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수신수단과; 상기 각 수파기로부터 제공되는 전기 신호를 증폭하고, 컴퓨터에서 처리할 수 있는 신호로 파형 정형하는 수단과; 상기 파형 정형 수단으로부터 제공되는 파형 정형되어 입력되는 신호로부터, 상기 각 수파기가 상기 초음파 펄스를 수신한 수신 시간을 각각 검출한후, 상기 각 수신 시간간의 시간차를 측정하는 수단과; 상기 측정된 수신 시간차를 이용하여 상기 핑거의 위치를 계산하고 그 위치를 표시하되, 상기 핑거의 위치 계산은 쌍곡선 위치 결정법에 의해 결정되는 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 동적 위치 측정 시스템의 실시예로서 그 블록도이다.

제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 동적 위치측정 시스템은 핑거(122),(124)를 사용한다. 핑거는 전원을 투입하면 일정 간격의 펄스신호를 송신하는 장치이다. 따라서, 선박에는 수신장치만 갖추면 된다. 수신기측에서는 언제 핑거가 송신하는지를 알 수 없으므로 핑거까지의 거리를 측정할 수 없지만, 핑거로부터의 신호가 3개 이상의 수파기에 도달하기 까지의 수신시간차 혹은 수신 거리차는 측정할 수 있다. 따라서 핑거의 2차원 계산이 가능하며, 3차원 계산이 필요하면 압력센서를 내장한 핑거를 사용함으로써 이를 측정할 수 있다.

제1도에 도시된 동적 위치측정 시스템은 4개의 수파기(100-106), 4채널 수신기(108), 인터페이스(110), 싱글보드컴퓨터(112), 노트북 컴퓨터(114)로 구성된다.

ROV상의 초음파 핑거(120) 또는 해저 고정 핑거(124)로 부터의 초음파신호는 수파기(100,102,104,106)에서 각각 전기적 신호로 변화되어 수신기(108)로 제공되고, 수신기(108)에서는 미약한 전기 신호를 증폭하여 컴퓨터에서 처리할 수 있는 신호로 파형 정형한다. 싱글보드 컴퓨터(112)에서는 파형정형되어 입력되는 신호를 ASCII 코드로 변환하여 출력한다. 싱글보드 컴퓨터(112)에서의 출력신호는 RS-232C 케이블을 통하여 노트북 컴퓨터(114)에 입력되어 핑거의 위치계산 및 위치의 표시등이 이루어진다. 필요에 따라서는 싱글보드 컴퓨터(112)의 출력을 전파 송신기에 입력시킬 수 있어 기지국에 설치된 노트북 컴퓨터(120)에서 핑거의 움직임을 관찰할 수 있다.

제2도는 제1도의 수신기(108)의 상세 블록도로서 하나의 채널을 나타낸다.

제2도에 도시된 바와 같이, 초음파 핑거(122) 또는 해저 고정 핑거(124)로부터의 초음파 신호가 수파기(100,102,104,106)에 의해 미약한 전기신호로 변환 된후 프리앰프(200)로 입력된다. 프리앰프(200)에서는 미약한 고주파 전기 신호를 증폭하여 이를 대역필터부(202)로 제공한다. 대역필터부(202)에서는 증폭된 신호를 대역 필터링하여 필요한 주파수 대역의 신호만을 통과시켜 이를 검파기(204)로 출력한다.

검파기(204)는 입력되는 고주파대로 변조된 신호를 검파하여 저주파 신호를 검출하여 파형정형기(206)로 제공한다. 파형정형기(206)는 검파된 신호를 타이밍 신호, 즉, 온/오프신호로 변환한다. 이렇게 변환된 신호는 포토 커플러(208)로 제공되는데 이것은 싱글보드 컴퓨터(제1도에 도시됨)로부터 수신기로 유입되는 잡음을 차단한다.

여기서, 증폭기의 최대 이득은 115dB, 수신대역폭은 1500Hz(-3dB), 이득조정범위는 40dB정도로 실시함이 바람직하다. 4채널 수신기의 이득 및 파형정형기의 문턱치 레벨은 한 점에서 조정할 수 있도록 하였다.

본 발명의 일 실시예에서, 수신부는 4개의 수파기와 4 채널 수신기로 구성되어 있지만, 3채널로도 위치계산은 가능하다. 단, 수신채널을 4개로 하면 첫째, 위치의 정확도를 향상시킬 수 있고, 둘째, 기준선 연장 선상에서의 위치해가 구해지지 않는 문제점을 해결할 수 있으며, 셋째, 1개의 채널에서 수신되지 않는 경우에도 나머지 3개의 채널로 위치측정이 가능하다는 잇점이 있다.

제3도는 무지향성 수파기의 제작방법을 나타낸 것이다.

제3도에 도시된 바와 같이, 50kHz의 링형 진동자는 폴리 우레탄 수지로 방수처리 하였으며, 방수 처리하기 전에 링형 진동자 내부에는 코르크 또는 발포 우레탄을 주입하여 진동자 외부에서만 음파의 압력을 감지하도록 한다. 수파기와 수신기는 케이블로 연결된다(제1도 참조).

제4도는 싱글보드 컴퓨터의 상세 블록도이다. 이것은 일반적인 싱글보드 컴퓨터의 하드웨어를 나타낸 것으로서 그 자세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 싱글보드 컴퓨터에서는 EPROM안에 기록해 놓은 프로그램에 따라 표시부(노트북 컴퓨터)에서 필요로 하는 신호, 즉 수신 채널 번호, 수신시간차, 수신시간등을 측정하여 출력한다.

제5a도 및 제5b도는 핑거로부터의 신호를 입력처리하여 핑거의 위치를 나타내기 위한 흐름도이다. 제5a도는 고속 컴파일러 언어(Quick BASIC)를 사용하여 구성한 메인 프로그램의 흐름도이고, 제5b도는 기계어로 구성된 인터럽트 처리 프로그램의 흐름도로서, 제5a도 및 제5b도의 각 프로그램은 싱글 보드 컴퓨터(112)와 노트북 컴퓨터(114)간의 상호 인터페이스를 통해 이루어진다.

제5a도에서, 메인 프로그램이 시작하면, 단계(S100)이 수행된다. 단계(S100)에서는 펄스주기의 변동 허용치(DTIME), 최대 펄스 주기(PRDMAX), 최소 펄스 주기(PRDMIN), 사용 핑거 수(PGRMAX), 버퍼크기(BUFSIZ), 수파기의 수(CHANL) 등 초기값을 설정하고, DIM T(PGRMAX), P(PGRMAX), BUF(BUFSIZ) 등의 배열을 확정한다. 또한, 식별에 사용되는 버퍼의 내용에는 최대 펄스주기의 음의 값을 기억시키고, 수파기의 좌표설정, 수파기간 최대거리(DMAX)계산, 기계어 변수에 대한 클록 계산등을 수행한다. 여기서 변수 M=0, N=0, BA=0이다.

제5a도에서 단계(S100)이 수행되어 초기값이 설정되면, 핑거로부터 신호가 수신될 때까지 대기한다. 핑거로부터 신호가 수신되면 제5b도에 도시된 인터럽트 처리 서브루틴으로 점프하여 수신부의 출력신호로부터 펄스성 잡음을 제거하고 위치계산에 필요한 수신시간차를 계산하여 수신채널번호와 수신시간차를 출력한다. 핑거로 부터의 신호가 각 수파기에 도달하기 까지의 시간의 차이 즉 수신 시간차는 시스템 클록 6.144MHZ를 이용하여 측정하고 있다. 신호의 입력처리에 요하는 시간 즉, 샘플링 시간은 33.3㎲이므로 수중 음속을 1500m/s로 하였을 때 거리차의 측정 분해능은 5cm(기준선상에서의 거리차의 분해능은 2.5cm)이다. 펄스주기의 검출에 사용하는 수신시간은 시스템 클록을 이용하여 1ms간격으로 측정하고 있으며, 최초의 정상적인 신호가 수신되었다고 판단될 때 메모리에 기록한다. 수신된 신호가 정상신호인지의 여부는 펄스의 폭을 카운팅하여 판단한다. 수중에서 새우류등에 의하여 발생하는 펄스성 잡음은 펄스의 폭이 3ms이하가 대부분이므로 이와같은 방법으로 제거할 수 있다.

정상적인 신호가 사용하는 채널 수 만큼 수신되면 각 채널 번호와 수신 시간차를 출력하며, 그렇지 않으면 적어도 수파 기간의 최대 거리를 음파가 전달될 수 있는 시간 만큼 기다려서 수신결과를 출력한다. 수신 결과의 출력 포맷은 다음과 같다.

최초 수신한 채널에서의 수신 시간차는 자신의 수신 시간에서 최초 수신한 수신시간 (자기 자신)을 빼는 것이므로 항상 0 이 되며, 따라서 채널번호만 출력한다.

인터럽트 처리 서브 루틴을 제5b도를 참조하여 상술한다.

단계(S200)에서는 인터럽트 처리 서브 루틴이 시작한다.

단계(S202)에서는 기계어 변수(CHANL, DMAX 등)를 초기화하고, INTO 및 타이머 벡터를 설정하며, 타이머 모드 및 입력 버퍼 영역 설정등을 한번만 수행한다. 단계(S204)에서는 INTO 인터럽트를 허가하고, 변수CH를 0으로 세팅한다. 단계(S206)에서는 신호를 입력받는다. 단계(S208)에서는 펄스폭이 5msec 이상인지를 판단한다. 5msec 이상이면 단계(S210)이 수행되고 그렇지 않으면 전술한 단계(S206)이 수행된다. 단계(S210)에서는 신호가 입력되는 수신채널 및 수신시간을 입력버퍼에 기억시킨다. 그리고 변수CH에 1을 가산한다.

단계(S212)에서는 수파기의 수(CHANL)에서 변수 CH를 감산하여 이 값이 0인지를 판단한다. 0 인 경우 후술되는 단계(S216)가 수행되고 0이 아닌 경우, 다음의 단계(S214)로 진행한다.

단계(S214)에서는 수신입력 경과시간이 DMAX미만인지를 판단한다. 미만인 경우 단계(S206)이 진행되고, 그렇지 않은 경우 단계(S216)가 진행된다.

단계(S216)에서는 수신채널번호 및 수신시간을 OUTBUF (CH,N)에 출력한다. 단계(S218)에서는 식별용 수신시간 PTIME을 OUTBUF(0,N)에 출력한다. 단계(S220)에서는 변수 N을 1 씩 증가시킨다.

단계(S222)에서는 이상의 처리중 INTO 인터럽트가 발생하였다면 무효화시키고, INTO 인터럽트 허가, 인터럽트 종료, INTO 인터럽트 벡터를 재설정한다. 그리고 단계(S224)에서 인터럽트를 리턴시킨다.

전술한 인터럽트 처리 서브루틴은 싱글 모드 컴퓨터(112)에 의해 수행되는 것으로, 인터럽트 처리 서브루틴에 의해 수신시간등이 측정되면 제5ㅁ도의 메인 프로그램이 진행된다. 메인 프로그램에서는 수신시간차를 수신거리차로 환산하여 핑거의 위치를 계산하는 것으로 노트북 컴퓨터(114)에 의해 수행된다. 위치계산은 쌍곡선 위치결정법을 이용하여 2 차원으로 행하며, 압력센서 내장형 핑거를 사용하는 경우에는 펄스 주기로부터 심도를 계산하여 핑거의 3 차원 위치를 계산하여 컴퓨터 화면에 표시하고 자료를 저장한다.

제5a도를 다시 참조하여 메인 프로그램을 상술한다.

전술한 단계(S100)이 수행된 후 단계(S102)가 수행된다. 단계(S102)에서는 변수 M과 N이 비교된다. M=N이면 단계(S102)로 진행되고, M=N이 아니면 단계(S104)가 진행된다.

단계(S104)에서는 제5b도에서 설명된 인터럽트 처리 서브 루틴에서 저장된 버퍼 내용을 판독하여 수신시간 PTIME=OUTBUF(0,M)으로 세팅한다. 단계(S106)에서는 수신 시간의 식별여부를 판단한다. 수신 시간이 식별되었을 경우에는 단계(S108)이 진행되고, 그렇지 않을 경우 단계(S102)가 수행된다. 단계(S108)에서는 펄스 주기로부터 핑거의 심도를 계산한다.

단계(S110)에서는 쌍곡선 위치결정법으로 핑거의 위치를 계산하고 플로팅한다. 단계(S112)에서는 단계(S110)에서 계산된 데이터를 저장한다. 단계(S114)에서는 변수 M을 1 증가시킨다.

제6도는 제5a도의 단계(S110)에서의 위치계산의 흐름도를 도시한다.

제6도에서, 쌍곡선위치결정법은 초기위치를 입력하므로서 핑거의 위치를 빠른 시간내에 반복법으로 계산할 수 있도록 하는 것이다. 이것은 선박의 위치를 구하기 위하여 사용되는 전파 항법 장치 즉 LORAN, OMEGA, DECCA등과 비슷한 원리를 사용하는 것이다. 이러한 선박 항법 장치는 3개 이상의 송신국으로부터의 전파를 1개의 수신기에서 수신하여 각 국으로부터의 수신시간차를 이용하여 위치를 계산한다. 본 발명에서는 이것을 역으로 이용한다. 즉 수중에 있는 1 개의 송신점(핑거)에서 송신하면 수면에 설치된 3 개 이상의 수신기에서 수신시간차를 측정하여 핑거의 위치를 계산한다. 수신시간차에 수중음속을 곱하면 거리차로 환산되므로 위치계산에서는 이것을 사용한다.

압력센서를 내장한 핑거를 사용하여 3 차원으로 핑거의 위치를 계산할 경우를 설명하면 다음과 같다. 기지수는 관측지의 거리차 D1, D2, 핑거의 심도 Z이다.

여기서 0번 수신점(수파기)를 주국이라고 하고, D1은 1번수파기와 0번 수파기와의 수신 거리차이고, D2은 2번수파기와 0번 수파기와의 수신 거리차이다. 미지수는 핑거의 좌표 x, y 및 핑거와 각 수파기간의 거리 pι은

이다. 여기서 xi,yi,zi는 수파기의 좌표이다. 식의 수는 3개인데 비하여 미지수는 x,y,pι의 5개이므로 이대로는 해가 구해질 수 없다. 그래서 x,y에 알고 있는 값 즉 초기치를 주면 초기치에 따른 pι를 계산할 수 있다. 초기위치를 주었을때의 계산치의 거리차 fi=pι-p0 (단 i=0,1,2)를 구하고, fi를 x와 y에 대하여 각각 편미분하면 흐름도에 나타난 식에 따라 실제 핑거의 좌표와 계산상으로 구한 핑거의 좌표사이에 변위 ㅿx,ㅿy를 구할 수 있다. 계산으로 구하고자 하는 핑거의 좌표는 x=x+ㅿx, y=y+ㅿy 이다. 즉 실제의 핑거위치는 초기치로 준 x,y값에 각각의 변위 ㅿx,ㅿy를 더한 값으로 표현된다. 이와같은 방법으로 구한 핑거의 좌표가 실제의 핑거의 좌표와 거의 일치하기 위해서는 변위ㅿx,ㅿy의 값이 미소하여야 한다. 따라서, ㅿx,ㅿy값이 미소하면 이때의 x,y를 실제 핑거의 좌표로 간주하고, xx=x, yy=y로하여 다음에 위치계산 서브 루틴을 호출하였을 때 이값이 자동적으로 초기치가 되도록 한다. 본 발명에서는 기준선상의 위치계산 정확도가 2.5cm이므로, ㅿx,ㅿy의 값이 미소한지를 판단하는 값은 1cm로 하였다.만일변위ㅿx나ㅿy의 값이 미소 판정 기준치보다 크면 계산에서 구한 x,y를 다시 초기치로 하여 변위 ㅿx,ㅿy의 값이 미소할 때 까지 반복해서 계산한다. 통상 반복계산 회수는 4회 이내이다. 그리고 기준선 연장선상에서는 해가 구해지지 않는 부분이 존재하므로, 반복계산을 7회까지 하여도 미소 판정 기준치를 만족시킬 수 없으면 위치계산 루프를 벗어나게 한다.

제6도를 설명하면 다음과 같다. 먼저 단계(S302)에서 위치계산 서브루틴이 시작하면, 단계(S304)에서 x=xx, y=yy, cnt=0으로 세팅한다. 단계(S306)에서는 핑거의 위치(x,y,z) 및 각 수파기의 위치(xi,yi,zi)를 이용하여 핑거와 수파기간의 거리 pι를 계산한다. 여기서, i=0,1,2 이다. 단계(S308)에서는 계산치의 거리차 fi=pι-p0를 구하고, fi를 x, y에 대하여 편미분을 한다.

단계(S310)에서는 다음의 식으로부터 ㅿx,ㅿy의 값을 계산한다.

여기서, D1은 관측치의 거리차이다.

단계(S312)에서는 x=x+ㅿx,y+ㅿy, cnt=cnt+1로 계산한다.

단계(S314)에서는 변수 cnt가 8보다 큰가를 판단한다. 변수cnt가 8보다 클 경우에는 단계(S318)이 진행되고, 변수cnt가 8이하 일 경우 단계(S316)이 진행된다. 단계(S316)에서는 ㅿx,ㅿy의 값이 미소한 지를 판단한다. ㅿx,ㅿy의 값이 미소하면 단계(S318)이 진행되고, 그렇지 않을 경우 단계(S306)이 진행된다.

단계(S318)에서는 xx=x, yy=y로 갱신한다. 단계(S320)에서는 위치계산 서브루틴을 종료하고 메인으로 돌아간다.

제7a도 제7b도는 시뮬레이션으로 구한 위치계산의 정확도이다. 제7a도는 신호의 수신순으로 첫 번째 수신된 수신점을 주국으로 하고, 두 번째 수신점 및 세 번째 수신점을 각각 부국으로 하였을 경우의 위치계산 정확도이고, 제7b도는 수신순의 두 번째 수신점을 주국, 첫 번째 및 세 번째 수신된 수신점을 각각 부국으로 하였을 경우이다. 이 결과로부터 위치 계산에 필요한 수신점은 3개이지만, 수신점의 수를 4개로 하면 수신점이 3개 밖에 없을 경우에 발생할 수 있는 위치계산 블능역을 해소할 수 있으며, 위치계산의 정확도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

제8도는 해저에 고정시킨 핑거를 기준으로 수파기의 좌표변동 즉, 선체의 이동량을 구하여 기점한 것이며, 제9도의 그래픽 배율보다 5배 확대하여 나타낸 것이다. 여기에서, +마크는 기준점 즉 해저에 고정시킨 핑거의 위치를 나타낸 것이다. 닻으로 고정시킨 선박은 바람 등의 외력으로 움직이나 이것을 보정할 수 있다는 것을 보여주는 것이다. 따라서, 선박의 위치를 항상 일정하게 제어하는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다.

제9도는 핑거를 부착시킨 ROV를 해저의 특정점 까지 유도하는 실험의 결과를 나타낸 것이다. 제9도에서 점선으로 나타낸 것은 선체의 운동을 보정하기 전의 ROV의 이동궤적이며, 실선은 선체운동을 보정하였을 때의 것이다. 이 실험에서는 30m 해저에 미리 투하하여 둔 핑거까지 ROV를 성공적으로 유도할 수 있으며, 다시 수십미터 벗어나게 한 후에 해저 고정 핑거가 있는 곳까지 돌아오는 데 성공하였다. 이때 수중시계가 1내지 2미터 였으므로, 만일 본 발명의 위치 측정 시스템을 사용하지 않았다면 이러한 것은 불가능 하리라 생각된다.

제10도는 경과시간에 따른 선체의 운동을 나타낸 것으로, 선체의 전후운동은 굵은 실선으로, 선체의 좌,우 운동은 가는 실선으로, 선체의 상,하 운동은 점선으로 나타내었다.

제11도는 체장40cm 정도의 향어에 핑거를 부착시켜 양어장(24X24X1m)에 방류한 후 추적한 향어의 이동궤적 및 유영속도의 분포를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 동적 위치시스템에서는 RS-232C신호로 데이터를 출력하고 있으므로 컴퓨터의 기종에 관계없이 사용할 수 있다. 또한 데이터 전송용 무선송수신기만 준비하면 현장에서의 정보를 기지국에서 손쉽게 얻을 수 있으므로, 경제적으로 장기적인 관측을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 동적 위치시스템을 ROV나 수중 작업 로봇에 적용하는 경우, 관찰 또는 작업하고자 하는 곳으로 정확히 유도할 수 있을 뿐만아니라 계획적인 작업수행이 가능하다.

본 발명에 따른 동적 위치시스템에서는 해저에 핑거를 고정시켜 두면 그 위치를 기준으로 하여 특정 선박의 위치를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 기설정된 시간 간격으로 초음파 펄스를 발생하는 핑거의 위치를 측정하는 동적 위치 측정 시스템에 있어서; 소정 간격으로 이격되어 배치된 다수개의 수파기로 구성되고, 상기 수파기 각각은 상기 핑거로부터 송출되어 오는 초음파 펄스를 각각 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수단과; 상기 각 수파기로부터 제공되는 전기 신호를 증폭하고, 컴퓨터에서 처리할 수 있는 신호로 파형 정형하는 수단과; 상기 파형 정형 수단으로부터 제공되는 파형 정형되어 입력되는 신호로부터, 상기 각 수파기가 상기 초음파 펄스를 수신한 수신 시간을 각각 검출한후, 상기 각 수신 시간간의 시간차를 측정하는 수단과; 상기 측정된 수신 시간차를 이용하여 상기 핑거의 위치를 계산하고 그 위치를 표시하되, 상기 핑거의 위치 계산은 쌍곡선 위치 결정법에 의해 결정되는 수단을 포함하는 동적 위치 측정 시스템.