KR100607548B1

KR100607548B1 - 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템

Info

Publication number: KR100607548B1
Application number: KR1020040113223A
Authority: KR
Inventors: 강창구; 정노택; 최현택; 이문진; 성홍근; 강원수
Original assignee: 한국해양연구원
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-08-02
Also published as: KR20060074472A

Abstract

본 발명은 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무인잠수정(ROV)와 심해잠수정(AUV)와 달리 해저의 탐사체를 중심으로 무선통신하는 시스템으로 선박과 탐사체에 영상데이터 송·수신부와 제어 송·수신부를 구비함으로써 장력 유지용 와이어만을 사용하여 선박과 해저면의 탐사체가 연결됨에 따라 단절가능성, 고비용과 번잡함을 없애고, 협역을 연속적으로 자세히 촬영하는 시스템과 초음파 광역 조사장치인 양방향 음파탐지기를 동시에 구비함으로써 보다 광역의 해저면 물체확인이 가능하게 하는 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템에 관한 것이다.

수중무선 통신방식, 탐사 시스템, 음파탐지기

Description

수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템{ Underwater Detection System Using Submarine Wireless Communication Method }

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해저면 탐사 시스템의 개략도.

도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 수중 송·수신 시스템의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 기호의 설명>

10 : 윈치 20 : 와이어

21 : 연결고리 22 : 폴리프로필렌 로프

30 : 제어부 40 : 영상데이터 수신부

50 : 제어송신부 100 : 선체

101 : 이동 기구부 110 : 위치추적장치

120 : 수중영상 카메라 130 : 영상데이터 송신부

131 : 프레임그래버 처리장치 132 : 음향모뎀

140 : 제어수신부 200 : 탐사체

300 : 양방향 음파탐지기

본 발명은 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 해저면의 탐사체와 수중 밖의 선체와의 수중무선 통신방식을 이용함으로써 케이블통신 방식의 난점을 해결하고, 양방향 음파탐지기를 이용함으로써 충돌 방지나 보다 체계적인 해저면 조사에 필요한 시야확보를 가능하게 하는 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 해저상태, 해양 어족 자원의 조사 및 각종 폐기물의 조사 등을 위해 행하여지는 해저 탐사 작업은 해양 연구에 있어서 중요한 부분을 차지하고 있다.

이러한 탐사 작업은 연근해의 경우에는 작업자가 직접 조사장비를 조정하며 작업을 수행하거나, 무인 탐사선을 통해 탐사 작업을 수행하여 왔다.

그러나, 전자의 경우에는 수심이 깊은 경우 작업이 곤란해지는 문제점이 발생할 뿐만 아니라 작업자의 안전성과 관련한 문제점도 있었으며, 후자의 경우에는 장비 자체가 상당히 고가이기 때문에 해저 폐기물을 조사하는 용도로는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

이에 따라 해상의 선박에 의해 견인되는 탐사체에 촬영 가능한 수중촬영장치 등의 조사장비를 장착하고 해저면을 조사하는 작업 방식이 많이 행하여지고 있다.

이러한 작업 방식의 경우, 수중 탐사체의 조사 방식은 녹화 촬영 방식이므로 해저면 촬영 후, 페기물의 유무를 알기 위해서 수면으로 올려 확인하여야 함으로 작업의 일괄적 수행이 떨어지므로 보다 신속하게 광범위한 지역을 조사하기 위한 시스템이 필요하다.

또한 해저 조사의 특성상 보다 깊은 수심에서 페기물의 정확한 위치를 파악할 수 있는 장비가 요구된다.

이에 따라 현재 이루어지고 있는 작업선박에 의해 견인되는 실시간 조사시스템방식은 신호케이블과 예인케이블과 동력케이블 각 3개의 케이블을 따로 분리해서 운용하는 방식과 상기 3개의 케이블을 하나로 통합하여 운용하는 방식 즉 각 3개의 케이블을 하나의 케이블에 넣어 동작하는 방식이 있다.

분리형 케이블 방식의 경우 윈치를 두 개 이상 사용해야 함으로써 발생하는 번잡함과 케이블의 단절 가능성의 문제점이 있으며, 통합형 케이블의 경우 조사하는 수심의 깊이가 깊을 경우 통합 케이블에 의한 시스템 구축의 방대함에 난점이 있다.

또한 해저면의 폐기물 등의 장애물에 의한 조사장비와의 충돌에 있어서 상기 방식으로 운용할 경우 조사장비의 전방 7m 정도 밖에 시야 확보가 되지 않아 충돌방지를 위하여 더 넓은 시야의 확보가 필요하다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로써, 수중무선 통신방식을 이용함으로써 케이블통신 방식의 난점을 해결하고, 양방향 음파탐지기를 이용함으로써 충돌 방지나 보다 체계적인 해저면 조사에 필요한 시야확보를 가능하게 하는 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
와이어가 권취된 윈치가 탑재된 선체; 상기 와이어로 선체와 연결되어 해저면에 이동기구부에 의해 구동되며, 위치 확인이 용이하도록 대수심용 위치추적장치를 탑재하며, 수중 물체를 촬영하는 수중영상 카메라와, 전송되는 영상데이터를 줄이기 위해 시간 간격에 따른 영상데이터 전송을 하는 프레임그래버 처리장치와, 음파를 이용하여 송신하는 음향 모뎀으로 구성되어, 상기 수중영상 카메라로부터 출력되는 영상데이터를 전송하기 위한 영상데이터 송신부를 구비하며, 선체로부터 송신되는 제어신호를 수신하기 위한 제어수신부가 구비되는 탐사체; 선체와 탐사체를 연결하는 와이어에 연결고리를 통하여 폴리프로필렌 로프인 보조와이어와 연결되어 음파를 통하여 해저면 물체 확인을 위한 양방향 음파탐지기;를 포함하여 구성되며, 상기 선체는 탐사체를 제어하기 위한 제어부가 구비되며, 탐사체로부터 전송되는 영상데이터를 수신하기 위한 영상데이터 수신부와 제어부로부터 제어신호를 송신하기 위한 제어송신부가 구비된다.

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이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예 따른 해저면 탐사 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 송·수신 시스템의 개략도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 크게 선체(100)와 탐사체(200)와 양방향 음파탐지기(300) 세 부분으로 나누어 진다.

상기 선체(100)에는 윈치(10)와, 제어부(30)와, 영상데이터 수신부(40)와, 제어송신부(50)가 구비된다.

여기서 상기 윈치(Winch)(10)는 와이어가 권취되어 있으며, 이를 통하여 탐사체(200)를 끌어올리는 기능을 수행한다.

상기 제어부(30)는 탐사체의 프레임그래버(Framegrabber) 처리장치(131)의 시간 간격을 제어하고, 탐사체(200)로부터 송신되는 영상데이터를 영상데이터 수신부(40)로부터 입력받아 촬영화면을 볼 수 있게 해주며, 양방향 음파탐지기(300)로부터 송신되는 데이터를 입력받아 작업자가 해저면 물체 확인을 가능하게 하며, 이러한 제어부(30)로는 마이크로 컴퓨터가 바람직하다.

상기 영상데이터 수신부(40)는 탐사체(200)로부터 송신되는 영상데이터와 양방향 음파탐지기(300)로부터 송신되는 결과데이터 또는 수심용 위치추적장치(110)로부터 송신되는 위치데이터를 수신한다.

여기서 상기 영상데이터 수신부(40)은 음파를 이용하여 송신되는 영상데이터와 결과데이터를 복조를 통하여 마이크로 컴퓨터(30)로 출력한다.

또한 제어송신부(50)는 마이크로 컴퓨터(30)로부터 프레임그래버 처리장치(131)의 시간 간격에 관한 제어신호를 입력받아 이를 탐사체(200)로 송신한다.

한편 상기 탐사체(200)는 선체(100)와 와이어에 의해 연결되어 해저면에 이동기구부(101)에 의해 구동되며, 대수심용 위치추적장치(110)와, 수중영상 카메라(120)와, 영상데이터 송신부(130)와, 제어수신부(140)를 구비한다.

상기 이동기구부(101)는 탐사체(200)의 각 모서리부의 바퀴가 설치되고, 전 후방 양측의 바퀴에 각각 축이 결합되며, 어느 일측의 축에 모터가 결합되어 탐사체(200)를 이동시킨다.

상기 대수심용 위치추적장치(110)는 탐사체(200)의 정확한 위치를 확인할 수 있도록 위치데이터를 영상데이터 송신부(130)를 통하여 송신한다.

또한 상기 수중영상 카메라(120)는 해저면에서 전방 7M 정도를 촬영하며, 이에 따른 영상데이터를 영상데이터 송신부(130)로 출력한다.

또한 상기 영상데이터 송신부(130)는 전송되는 영상데이터를 줄이기 위해 시간 간격에 따른 영상데이터 전송을 하는 프레임그래버 처리장치(131)와 음파를 이용하여 송신하는 음향 모뎀(132)으로 구성된다.

여기서 상기 프레임그래버 처리장치(131)는 목적하는 시간 간격에 따라 선택된 영상화면을 음향 모뎀(132)으로 출력하고, 이에 따라 음향 모뎀(132)은 음파를 이용하여 영상데이터를 송신한다.

또한 상기 제어수신부(140)는 선체(100)의 제어송신부(50)로부터 송신되는 제어신호를 입력받아 프레임그래버 처리장치(131)의 시간 간격을 제어할 수 있도록 한다.

한편 상기 양방향 음파탐지기(S.S.S : Side Scan Sonar)(300)는 선체(100)와 탐사체(200)를 연결하는 와이어(20)에 연결고리(21)를 통하여 보조와이어(22)와 연결되며, 전방 또는 측방향으로 70m 내외의 광역을 음파를 통하여 해저지형은 물론 어초 및 침선 등의 인공구조물을 확인할 수 있도록 한다.

이러한 양방향 음파탐지기(300)의 결과데이터는 탐사체의 제어수신부(140)를 통하여 선체(100)로 송신되거나 선체(100)의 영상데이터 수신부(40)로 직접 송신될 수 있다.

또한 상기 와이어(20)에 연결고리(21)를 통하여 양방향 음파탐지기(300)를 연결하는 보조와이어는 가볍고 안정성이 뛰어난 폴리프로필렌 로프(PP-rope)(22)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리프로필렌 로프(22)는 강도가 매우 좋고, 합성섬유중 중량이 가장 가벼우며, 마찰에 대단히 강하며, 미끄러움의 방지가 좋고 많이 늘어지지 않는 특성을 가진다.

여기서, 상기 영상데이터 수신부와 제어송신부와 제어수신부로는 음향 모뎀이 바람직하며, 음파신호를 송·수신할 수 있고, 데이터를 음파 변·복조할 수 있는 기능을 가지는 것이라면 여타의 장비 및 장치의 사용 가능함은 물론이다.

본 발명은 선박과 탐사체에 영상데이터 송·수신부와 제어 송·수신부를 구비함으로써 장력 유지용 와이어만을 사용하여 선박과 해저면의 탐사체가 연결됨에 따라 단절가능성과 번잡함을 없애고, 양방향 음파탐지기를 구비함으로써 보다 광역의 해저면 물체확인이 가능하게 된다.

이에 따라 충돌 방지 및 보다 체계적이고 신속하며 정확한 수중탐사가 가능하게 된다.

Claims

와이어(20)가 권취된 윈치(10)가 탑재된 선체(100);

상기 와이어(20)로 선체(100)와 연결되어 해저면에 이동기구부(101)에 의해 구동되며, 위치 확인이 용이하도록 대수심용 위치추적장치(110)를 탑재하며, 수중 물체를 촬영하는 수중영상 카메라(120)와, 전송되는 영상데이터를 줄이기 위해 시간 간격에 따른 영상데이터 전송을 하는 프레임그래버 처리장치(131)와, 음파를 이용하여 송신하는 음향 모뎀(132)으로 구성되어, 상기 수중영상 카메라(120)부터 출력되는 영상데이터를 전송하기 위한 영상데이터 송신부(130)를 구비하며, 선체로부터 송신되는 제어신호를 수신하기 위한 제어수신부(140)가 구비되는 탐사체(200);

선체(100)와 탐사체(200)를 연결하는 와이어(20)에 연결고리(21)를 통하여 폴리프로필렌 로프(22)인 보조와이어(22)와 연결되어 음파를 통하여 해저면 물체 확인을 위한 양방향 음파탐지기(300);를 포함하여 구성되며,

상기 선체(100)는 탐사체(200)를 제어하기 위한 제어부(30)가 구비되며, 탐사체(200)로부터 전송되는 영상데이터를 수신하기 위한 영상데이터 수신부(40)와 제어부(30)로부터 제어신호를 송신하기 위한 제어송신부(50)가 구비되는 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템.
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