KR100691516B1 - 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치 - Google Patents

초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치에 관한 것이다. 본 발명의 수면부 및 수중부를 구비하여, 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치는, 상기 수중부는, 납-지르코늄-티타늄(PZT) 재질의 압전체로서, 상기 수면부와 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 수단; 및 상기 송수신 수단이 상기 수면부로부터 초음파를 수신한 경우에만, 상기 송수신 수단이 상기 수면부로 초음파를 송신하도록 제어하기 위한 제1 제어수단을 포함하고, 상기 수면부는, 상기 송수신 수단으로 초음파 신호를 발신하기 위한 발신 수단; PZT 재질의 압전체로서, 상기 송수신 수단으로부터 초음파 신호를 수신하기 위한 3개의 수신 수단; 및 상기 송수신 수단으로부터 상기 3개의 수신 수단까지의 거리 차이에 의한 도달시간의 차이로부터, 상기 수중부의 위치를 결정하기 위한 신호처리 수단을 포함한다.
해저위치, 판단, 초음파, PZT, 압전체

Description

초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치{Apparatus for Underwater Positioning using Ultrasonic Transmitting/Receiving}
도 1은 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치의 일실시예 구조도,
도 2는 상기 도 1의 해저위치 판단 장치를 설치 및 운용하는 방식을 설명하기 위한 일예시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 수면부 110 : 발신기
120, 121, 122 : 수신기 130 : 파워 앰프
140 : 프리앰프 150 : BPF
160 : 제어기 170 : 표시기
180 : 데이터 송신기 200 : 수중부
210 : 송수신기 220 : 구동기
230 : 초음파 검출기
본 발명은 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치에 관한 것으로, 특히 해저에 위치한 구조물 등에 설치하여 수면에서 그 위치를 정확하게 판단하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해저에 위치하는 각종 구조물, 해저설비 및 대형 폐기물 등을 효과적으로 관리하기 위하여 해저에서의 위치를 정확하게 판단할 필요가 있다.
그러나, 해저에 위치하는 구조물의 위치를 판단하는 경우, 조류 및 바람 등에 의하여 그 위치가 지속적으로 위치가 변화하게 되므로, 지표로 사용한 특정 자연물이나 인공 구조물이 없는 해양환경의 특성상 해저의 정확한 위치를 수상에서 판단하기가 매우 어렵다.
현재 사용되고 있는 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System; GPS)을 이용하는 경우에도, 수십 m 이상의 위치 오차를 지니므로 동일한 해저의 면적을 모두 수색한 후에야 그 위치를 확인할 수 있어, 그 운용이 어려운 문제점을 지니고 있다.
이러한 각각의 경우, 대개 잠수 작업자의 수중작업에 의존하게 되는데 비용 및 안전에 관한 문제가 상존하므로 이에 대한 해결이 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 해저에 위치하는 하나의 초음파 송수신기, 수상에 위치하는 하나의 초음파 송신기 및 3개의 초음파 수신기를 이용하여, 해저에서 전송되는 초음파 신호의 도달 시간을 통한 각도 및 거리 판단을 수행함으로써, 해저위치를 정확하게 판단하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수면부 및 수중부를 구비하여, 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치에 있어서, 상기 수중부는, 납-지르코늄-티타늄(PZT) 재질의 압전체로서, 상기 수면부와 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 수단; 및 상기 송수신 수단이 상기 수면부로부터 초음파를 수신한 경우에만, 상기 송수신 수단이 상기 수면부로 초음파를 송신하도록 제어하기 위한 제1 제어수단을 포함하고, 상기 수면부는, 상기 송수신 수단으로 초음파 신호를 발신하기 위한 발신 수단; PZT 재질의 압전체로서, 상기 송수신 수단으로부터 초음파 신호를 수신하기 위한 3개의 수신 수단; 및 상기 송수신 수단으로부터 상기 3개의 수신 수단까지의 거리 차이에 의한 도달시간의 차이로부터, 상기 수중부의 위치를 결정하기 위한 신호처리 수단을 포함하는 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능 한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치의 일실시예 구조도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 해저위치 판단 장치는, 크게 수면부(100) 및 수중부(200)를 포함하며, 상기 수면부(100)는 발신기(110), 수신기(120, 121, 122), 파워앰프(130), 프리앰프(140), 밴드패스필터(Band Pass Filter; 이하, 간단히 'BPF'라 함)(150), 제어기(160), 표시기(170) 및 데이터 송신기(180)를 포함한다.
또한, 상기 수중부(200)는, 송수신기(210), 구동기(220) 및 초음파 검출기(230)를 포함한다.
상기 수중부(200)는 상기 수면부(100)에서 위치측정 신호를 발생하면, 이를 수신하여 특정한 초음파 신호를 발생한다. 이때, 발생되는 초음파 신호는 상기 수면부(100)에 도달되는데 이를 이용하여 위치를 판단하게 된다.
이하, 상기 수중부(200)에 대하여 먼저 설명하고, 상기 수면부(100)에 대하여 설명하기로 한다.
상기 송수신기(210)는 상기 수면부(100)에서 전송한 위치측정을 위한 초음파 동조신호를 수신하고, 상기 구동기(220)의 구동을 수신하여 초음파를 전송하는 기능을 담당하는 것으로, 납-지르코늄-티타늄(Pb Zirconium Titanium; 이하, 간단히 'PZT'라 함) 재질의 초음파 송수신용 압전체일 수 있다.
상기 구동기(220)는 압전체인 상기 송수신기(210)를 구동하기 위하여 소정 의 주파수(예를 들어, 27 kHz)의 초음파 신호를 발생시키는 기능을 담당한다.
상기 초음파 검출기(230)는 상기 수면부(100)로부터 전송되어 상기 송수신기(210)가 수신한 초음파 신호를 검출하여, 상기 구동기(220)로 하여금 초음파 위치신호를 송출하도록 하는 기능을 담당한다.
이외, 상기 수중부(200)는 트리거회로(도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있으며, 해저에서 독립적인 동작이 가능하도록 하는 내부 전원(도시되지 않음)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 수중부(200)는 해저에서 동작되도록 내수압 방수 구조로 제작될 수 있다.
상기 수면부(100)는 하나의 발신기(110) 및 세개의 수신기(120, 121, 122)로 구성되는데, 세개의 상기 수신기(120, 121, 122)는 삼각형의 각 꼭지점 부분에 위치하도록 설치되며, 상기 발신기(110)는 삼각형의 중심부에 위치하도록 설치된다.
이를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 상기 도 1의 해저위치 판단 장치를 설치 및 운용하는 방식을 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 중심에 위치하는 상기 발신기(110)는 위치측정이 시작되면 상기 수중부(200)로 신호를 발신하게 되며, 이로부터 측정이 시작될 수 있다.
상기 발신기(110)가 발신한 초음파 신호가 상기 수중부(200)의 송수신기(210)에 도달하면, 상기 초음파 검출기(230)가 이를 검출하고, 상기 구동기(220)가 구동한 초음파 신호를 상기 송수신기(210)가 송신하게 된다.
이때, 상기 수중부(200)로부터 상기 세개의 수신기(120, 121, 122)까지의 거리 차이에 의한 도달시간의 차이로부터, 상기 수중부(200)에서 상기 세개의 수신기(120, 121, 122)까지의 각도 및 거리가 구해지게 되고, 이에 의하여 상기 수중부(200)의 위치가 결정될 수 있다.
이하, 상기 수면부(100)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 수신기(120, 121, 122)는 PZT 재질의 초음파 수신용 압전체로서, 상기 수중부(200)에서 발신하는 초음파 신호를 수신하는 기능을 담당한다. 상기 프리앰프(140)는 상기 초음파 신호를 일정한 크기로 증폭하는 기능을 담당하며, 상기 BPF(150)는 필요한 대역의 신호만을 통과시켜 신호대 잡음비를 상승시키는 기능을 담당한다.
상기 제어기(160)는 상기 발신기(110)가 발신하는 초음파 신호를 생성하고, 상기 BPF(150)가 필터링한 신호를 수신하여, 상기 3개의 수신기(120, 121, 122)에 각각 신호가 인가되는 시간을 측정하게 되며, 이때 얻어지는 시간의 값에서 거리를 계산하는 기능을 담당한다.
상기 파워 앰프(130)는 상기 제어기(160)가 생성하는 초음파 신호를 상기 발신기에 전달하기 위하여 증폭하는 기능을 담당하게 된다.
상기 표시기(170)는 상기 수중부(200)의 위치를 사용자가 열람할 수 있도록 디스플레이하는 기능을 담당하며, 상기 데이터 송신기(180)는 해당 데이터를 외부에 송신할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 해저에 위치하는 하나의 초음파 송수신기, 수상에 위치하는 하나의 초음파 송신기 및 3개의 초음파 수신기를 이용하여, 해저에서 전송되는 초음파 신호의 도달 시간을 통한 각도 및 거리 판단을 수행함으로써, 기존의 수중 음파 탐지기(SOund Navigation And Ranging; SONAR) 등을 대체하여 보다 간편하고 저비용으로 수중의 정확한 위치를 측정 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 수중의 정확한 위치를 측정하게 함으로써, 수중작업 분야 및 해양 관련 분야의 발전에 기여할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 수면부 및 수중부를 구비하여, 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치에 있어서,
    상기 수중부는,
    납-지르코늄-티타늄(PZT) 재질의 압전체로서, 상기 수면부와 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 수단; 및
    상기 송수신 수단이 상기 수면부로부터 초음파를 수신한 경우에만, 상기 송수신 수단이 상기 수면부로 초음파를 송신하도록 제어하기 위한 제1 제어수단
    을 포함하고, 상기 수면부는,
    상기 송수신 수단으로 초음파 신호를 발신하기 위한 발신 수단;
    PZT 재질의 압전체로서, 상기 송수신 수단으로부터 초음파 신호를 수신하기 위한 3개의 수신 수단; 및
    상기 송수신 수단으로부터 상기 3개의 수신 수단까지의 거리 차이에 의한 도달시간의 차이로부터, 상기 수중부의 위치를 결정하기 위한 신호처리 수단
    을 포함하는 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1제어 수단은,
    소정의 주파수의 초음파 신호를 발생하여 상기 송수신 수단을 구동하기 위한 구동 수단; 및
    상기 송수신 수단이 수신한 초음파 신호를 검출하여, 상기 구동 수단으로 하여금 초음파 신호를 발생하도록 하기 위한 검출 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 신호처리 수단은,
    상기 3개의 수신 수단으로부터 수신한 신호를 증폭하기 위한 제 1증폭 수단;
    상기 제 1증폭 수단으로부터 수신한 신호의 필요한 대역만을 통과시키기 위한 필터;
    상기 필터로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 3개의 수신 수단에 각각 신호가 인가되는 시간을 측정하고 이에 따라 상기 수중부의 거리를 계산하며, 상기 발신 수단이 발신하는 초음파 신호를 생성하기 위한 제 2제어 수단; 및
    상기 제 2제어 수단으로부터 수신한 신호를 증폭하기 위한 제 2증폭 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3개의 송신 수단은 삼각형의 각 꼭지점 부분에 위치하도록 배치되며, 상기 발신 수단은 상기 삼각형의 중심부에 위치하도록 배치되는 것
    을 특징으로 하는 해저위치를 측정하기 위한 초음파 송수신을 이용한 해저위치 판단 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020024033A (ko) * 2002-01-17 2002-03-29 손영석 디지털 다기능의 자동차
KR20020048839A (ko) * 2000-12-18 2002-06-24 우종식 수중음 발신기를 이용한 침몰체 위치파악 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020048839A (ko) * 2000-12-18 2002-06-24 우종식 수중음 발신기를 이용한 침몰체 위치파악 시스템
KR20020024033A (ko) * 2002-01-17 2002-03-29 손영석 디지털 다기능의 자동차

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