KR100969878B1 - The real-time tracking system of underwater projectile and the method thereof - Google Patents
The real-time tracking system of underwater projectile and the method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100969878B1 KR100969878B1 KR1020090069058A KR20090069058A KR100969878B1 KR 100969878 B1 KR100969878 B1 KR 100969878B1 KR 1020090069058 A KR1020090069058 A KR 1020090069058A KR 20090069058 A KR20090069058 A KR 20090069058A KR 100969878 B1 KR100969878 B1 KR 100969878B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- underwater
- vehicle
- information
- unmanned
- real
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims abstract description 93
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 92
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 14
- 238000012549 training Methods 0.000 abstract description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000002121 ultrasonic speckle velocimetry Methods 0.000 description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 241000251729 Elasmobranchii Species 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
- G01S19/05—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/0294—Trajectory determination or predictive filtering, e.g. target tracking or Kalman filtering
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/0206—Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/46—Indirect determination of position data
- G01S2013/466—Indirect determination of position data by Trilateration, i.e. two antennas or two sensors determine separately the distance to a target, whereby with the knowledge of the baseline length, i.e. the distance between the antennas or sensors, the position data of the target is determined
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 적어도 3개이상의 무인이동체를 이용하고, 무인이동체와 수중발사체간의 수중통신에 기초하여 수중발사체의 위치를 실시간으로 추적하는 시스템 및 추적방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and a tracking method using at least three or more unmanned vehicles and tracking the position of the underwater vehicle in real time based on the underwater communication between the unmanned vehicle and the underwater vehicle.
수중에서 작동하는 수중발사체, 특히 어뢰와 같은 것은 현대의 전쟁에서 적군의 잠수정을 격침시키는데 유용한 수단이다. 이에 최근에는 수중발사체를 효과적으로 제어하기 위한 수단들이 개발되고 있는 추세이다.Underwater launchers, especially torpedoes, are a useful means of sinking enemy subs in modern warfare. Recently, a means for effectively controlling the underwater launch vehicle has been developed.
수중발사체의 제어는 수중발사체, 특히 어뢰와 같은 것이 실전에 투입되어 사용되는 경우에 대비하여, 주로 훈련용으로 수중발사체를 발사하고, 이를 다시 회수하는 데에 필요한 기술이다. 수중발사체를 적절히 제어하지 못한다면, 고가의 수중발사체를 분실할 우려가 있으며, 수중에 있는 다른 물체를 타격하게 되어 불의의 사고가 발생될 위험이 있다.The control of the underwater launch vehicle is a technique necessary for launching and recovering the underwater launch vehicle mainly for training, in case an underwater launch vehicle, especially a torpedo, is used in practice. If the underwater projectile is not properly controlled, the expensive underwater projectile may be lost, and other objects in the water may be hit and there may be a risk of inadvertent accidents.
따라서, 종래에는 수중발사체의 위치를 추정하기 위하여, 수면 해상의 정해진 위치에 부표를 설치하여 훈련용 어뢰의 위치를 추정하는 방법이 제안되었나, 이 러한 방법은 거친 파도와 센 바람에 의해 부표가 정해진 위치를 벗어나게 될 수 있고, 부표를 분실할 수 있는 단점이 있을 뿐 아니라, 훈련용 어뢰의 위치를 정확히 측정할 수 없는 문제가 있었다.Therefore, conventionally, in order to estimate the position of the underwater launch vehicle, a method of estimating the position of the training torpedo has been proposed by installing a buoy at a predetermined position on the surface of the water, but such a method is determined by the coarse waves and the strong wind. Not only could it be out of position, there is a drawback of losing a buoy, and there was a problem that the position of the training torpedo could not be accurately measured.
또 다른 종래의 기술로는 해저의 고정된 위치에 설치되는 센서에 의해 훈련용 어뢰의 위치를 추정하는 방법이 제안되었으나, 이는 다양한 해양환경에서 훈련용 어뢰를 시험하기 어렵고, 유지비용이 고가이며, 어뢰가 해저에 고정된 센서가 탐지할 수 있는 범위를 벗어나는 경우 어뢰를 분실할 수 있는 단점이 있다.As another conventional technique, a method of estimating the position of a training torpedo by a sensor installed at a fixed position of the seabed has been proposed, but it is difficult to test the training torpedo in various marine environments, and the maintenance cost is expensive. If the torpedo is out of the range that can be detected by the sensor fixed to the seabed, there is a disadvantage that the torpedo can be lost.
본 발명의 목적은 다양한 해양환경에서도 수중발사체를 사용하는 훈련 및 테스트를 성공적으로 수행할 수 있도록, 수중발사체의 위치를 실시간으로 추적하는 시스템 및 추적방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a system and a tracking method for tracking the location of an underwater launch vehicle in real time so that the training and testing using the underwater launch vehicle can be successfully performed even in various marine environments.
본 발명의 다른 목적은 무인이동체를 사용하여 수중발사체를 따라 이동하면서 수중발사체의 위치를 추적하는 실시간 추적 시스템 및 추적방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a real-time tracking system and a tracking method for tracking the position of the underwater projectile while moving along the underwater projectile using an unmanned moving body.
본 발명의 또 다른 목적은 수중발사체의 위치정보와 상태정보를 기초로 수중발사체와 무인이동체의 운행제어가 가능한 실시간 추적 시스템 및 추적방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a real-time tracking system and a tracking method capable of controlling the operation of the underwater vehicle and the unmanned vehicle based on the location information and the state information of the underwater vehicle.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일시예에 따른 수중발사체의 실시간 추적 시스템은, 자신의 위치정보를 알고 있는 적어도 2개 이상의 무인이동체와, 상기 수중발사체와 상기 무인이동체간에 구비되어, 양방향 수중통신을 가능하게 하는 양방향 수중통신장치 및 상기 수중발사체와 상기 무인이동체간의 수중통신을 통해 얻어지는 신호의 도달시간(TOA, Time Of Arrival)정보와 상기 무인이동체의 위치정보를 이용하여 상기 수중발사체의 위치를 모니터링하고, 상기 무인이동체의 운행을 제어하는 메인 제어장치를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the real-time tracking system of the underwater projectile according to the date of the present invention, at least two or more unmanned mobile vehicle that knows its location information, and is provided between the underwater projectile and the unmanned mobile, bidirectional A bidirectional underwater communication device that enables underwater communication, and using the time of arrival (TOA) information of the signal obtained through underwater communication between the underwater launch vehicle and the unmanned vehicle and the position information of the unmanned vehicle It may include a main control device for monitoring the position, and controls the operation of the unmanned vehicle.
바람직하게는, 상기 수중발사체는 상기 양방향 수중통신장치를 통해 자신의 상태정보가 포함된 신호를 상기 메인 제어장치로 전송할 수 있을 것이다. 여기서, 상태정보란 수중발사체의 기계적, 전자적 결함이나, 연료상태, 속도정보 등의 제반 사항을 의미할 수 있다.Preferably, the underwater launch vehicle may transmit a signal including its status information to the main control device through the bidirectional underwater communication device. Here, the status information may mean various matters such as mechanical and electronic defects of the underwater launch vehicle, fuel status, and speed information.
그리고, 상기 메인 제어장치는 상기 수중발사체가 전송하는 신호를 수신하고 상기 수중발사체를 제어하는 명령정보를 송신할 수 있는 양방향 수중통신장치를 더 구비함이 바람직할 것이다.The main controller may further include a two-way underwater communication device capable of receiving a signal transmitted by the underwater launch vehicle and transmitting command information for controlling the underwater launch vehicle.
또한, 바람직하게는, 상기 메인 제어장치는 GPS정보를 이용하여 자신의 위치를 특정할 수 있는 GPS수신부 및 상기 무인이동체와 교신할 수 있는 제1 RF통신부를 구비하며, 상기 무인이동체는 상기 제1 RF통신부 및/또는 상기 무인이동체 상호간 교신할 수 있는 제2 RF통신부를 구비할 수 있을 것이다.Preferably, the main control device includes a GPS receiver capable of specifying its position using GPS information, and a first RF communication unit capable of communicating with the unmanned vehicle, wherein the unmanned vehicle is provided with the first mobile unit. An RF communication unit and / or a second RF communication unit capable of communicating with the unmanned vehicle may be provided.
또한 바람직하게는, 상기 무인이동체는 GPS정보를 이용하여 자신의 위치를 특정할 수 있는, GPS수신부를 구비할 수 있을 것이다.Also preferably, the unmanned vehicle may have a GPS receiver, which may specify its location using GPS information.
또한, 바람직하게는, 상기 메인 제어장치는 상기 수중통신에 의한 신호의 도달시간정보(TOA, Time Of Arrival)를 이용하여 상기 수중발사체와 상기 무인이동체간의 거리를 계산하는 거리계산부와, 상기 계산된 거리와 상기 무인이동체의 위치정보를 기초로 최소자승법을 통한 삼각측량을 시행하여 상기 수중발사체의 위치를 모니터링하는 연산부 및 상기 연산부의 연산결과에 따라 상기 무인이동체 및 상기 수중발사체로 전송할 신호를 생성하는 신호생성부를 포함할 수 있을 것이다.Preferably, the main controller is a distance calculator for calculating a distance between the underwater launch vehicle and the unmanned vehicle using the time of arrival (TOA) of the signal by the underwater communication; Generates a signal to be transmitted to the unmanned vehicle and the underwater vehicle according to a calculation unit for monitoring the position of the underwater vehicle and performing the triangulation through the least square method based on the calculated distance and the position information of the unmanned vehicle. It may include a signal generation unit.
그리고, 상기 연산부에서 모니터링된 수중발사체의 위치정보의 오차를 제거하기 위해, 칼만 필터를 사용하는 오차 제어부를 더 포함하는 것이 바람직할 것이 다. 여기서 수중발사체의 위치정보란 메인 제어장치에서 측정된 수중발사체의 3차원 공간에서의 공간좌표를 의미할 수 있다.In addition, it may be preferable to further include an error control unit using a Kalman filter in order to remove the error of the position information of the underwater projectile monitored by the calculating unit. Here, the position information of the underwater launch vehicle may mean a spatial coordinate in the three-dimensional space of the underwater launch vehicle measured by the main control device.
또한, 바람직하게는, 메인 제어장치는 고정된 일지점에 위치하거나, 별도로 마련된 이동체에 탑재되어 상기 무인이동체 주위에서 운행될 수 있을 것이다.Further, preferably, the main control unit may be located at a fixed point or mounted on a separately provided movable body to move around the unmanned movable body.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일시예에 따른 수중발사체의 실시간 추적방법은, (A) 적어도 2개 이상의 무인이동체가, 수중발사체와 상기 무인이동체간의 수중통신을 통해 얻어지는 신호의 도달시간(TOA, Time Of Arrival)정보를 획득하는 단계와, (B) 상기 무인이동체가 상기(A)단계에서 획득한 도달시간정보와 자신의 GPS정보를, 수중발사체의 위치정보를 모니터링하기 위해 구비된 메인 제어장치로 전송하는 단계와, (C) 상기 메인 제어장치에서 수중발사체의 위치를 모니터링하는 단계 및, (D) 상기 (C)단계의 모니터링된 결과를 기초로 상기 메인 제어장치에서 상기 수중발사체 및/또는 상기 무인이동체의 운행을 제어하는 명령신호를 방사하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the real-time tracking method of the underwater projectile according to the date of the present invention, (A) at least two or more unmanned vehicle, the arrival time of the signal obtained through the underwater communication between the underwater projectile and the unmanned vehicle Acquiring (TOA, Time Of Arrival) information; and (B) monitoring the location information of the underwater launch vehicle with the time information and its GPS information acquired by the unmanned vehicle in step (A). Transmitting to the main controller, (C) monitoring the position of the underwater vehicle in the main controller, and (D) the underwater vehicle in the main controller based on the monitored results of step (C) And / or radiating a command signal for controlling the operation of the unmanned vehicle.
바람직하게는, 상기 무인이동체는 자신의 위치를 특정하기 위해 GPS정보를 이용할 수 있는 GPS수신부를 구비할 수 있을 것이다.Preferably, the unmanned vehicle may be provided with a GPS receiver that can use GPS information to specify its location.
상기 추적방법 중 (A)단계는, 양방향 수중통신이 가능하도록 구비되는, 양방향 수중통신장치를 통해 이루어지는 것이 바람직할 것이다.Step (A) of the tracking method, it is preferable to be made through a bidirectional underwater communication device, which is provided to enable bidirectional underwater communication.
상기 추적방법 중 (B)단계는, 상기 수중발사체가 자신의 상태정보가 포함된 신호를 상기 메인 제어장치로 수중통신을 통해 전송하는 것이 바람직할 것이다. 여기서, 상태정보란 수중발사체의 기계적, 전자적 결함이나, 연료상태, 속도정보 등 의 제반 사항을 의미할 수 있다.In step (B) of the tracking method, it is preferable that the underwater launch vehicle transmits a signal including its status information to the main control device through underwater communication. Here, the status information may refer to various matters such as mechanical and electronic defects of the underwater launch vehicle, fuel status, and speed information.
상기 추적방법 중 (C)단계는, (c1) 상기 (B)단계를 통해 전송된, 상기 도달시간정보를 이용하여 상기 무인이동체와 상기 수중발사체와의 거리를 계산하는 단계와, (c2) 상기 계산된 거리와 상기 (B)단계를 통해 전송된 상기 무인이동체의 GPS정보를 이용하여 삼각측량함으로써, 상기 수중발사체의 위치정보를 모니터링하는 단계 및, (c3) 상기 모니터링 된 수중발사체의 위치정보를 칼만 필터를 이용하여 오차를 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직할 것이다. 여기서 수중발사체의 위치정보란 메인 제어장치에서 측정된 수중발사체의 3차원 공간에서의 공간좌표를 의미할 수 있다.Step (C) of the tracking method, (c1) calculating the distance between the unmanned vehicle and the underwater projectile using the arrival time information transmitted through the step (B), and (c2) Monitoring the location information of the underwater vehicle by triangulating using the calculated distance and the GPS information of the unmanned vehicle, which is transmitted through the step (B), and (c3) the location information of the monitored underwater vehicle; It would be desirable to include a step of eliminating errors using a Kalman filter. Here, the position information of the underwater launch vehicle may mean a spatial coordinate in the three-dimensional space of the underwater launch vehicle measured by the main control device.
그리고, 상기 (c2)단계의 삼각측량은 최소자승법을 통해 계산되는 것이 바람직할 것이다.In addition, the triangulation of the step (c2) may be calculated through the least square method.
상기 추적방법 중 (D)단계에서, 상기 수중발사체와 상기 무인이동체가 수중통신이 가능한 거리를 이탈하면, 상기 수중발사체와 수중통신이 가능한 위치로 상기 무인이동체가 이동하도록 명령신호를 방사하는 것이 바람직할 것이다.In step (D) of the tracking method, when the underwater launch vehicle and the unmanned vehicle move away from a distance capable of underwater communication, it is preferable to radiate a command signal to move the unmanned vehicle to a position where the underwater launch vehicle and the underwater communication is possible. something to do.
또한, 상기 추적방법 중 (D)단계에서, 상기 수중발사체와 상기 무인이동체는 서로 소정의 거리를 유지하도록 제어되는 것이 바람직할 것이다.In addition, in step (D) of the tracking method, the underwater launch vehicle and the unmanned vehicle may be controlled to maintain a predetermined distance from each other.
또한, 수중발사체의 실시간 추적방법에서 메인 제어장치는 고정된 일지점에 위치하거나, 별도로 마련된 이동체에 탑재되어 상기 무인이동체 주위에서 운행되는 것이 바람직할 것이다.In addition, in the real-time tracking method of the underwater launch vehicle, the main control device may be located at a fixed point or mounted on a separately provided moving object to operate around the unmanned moving object.
본 발명에 따르면, 수중발사체를 이용하는 실험, 훈련, 특히 군사용 목적으로 행하는 어뢰발사 및 제어훈련 등에 있어서 수중발사체의 위치 및 상태정보를 실시간 파악할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that the position and state information of the underwater launch vehicle can be grasped in real time in experiments, training using the underwater launch vehicle, in particular torpedo firing and control training performed for military purposes.
또한, 본 발명은 무인이동체가 수중발사체의 주위에서 함께 이동하면서 수중발사체의 위치를 추적할 수 있어, 제한된 해상지역이 아닌 다양한 수중환경에서 수중발사체의 테스트를 가능하게 하며, 수중발사체의 분실을 방지할 수 있다.In addition, the present invention can track the position of the underwater vehicle while moving the unmanned vehicle moving around the underwater projectile, enabling the testing of the underwater projectile in a variety of underwater environments other than a limited sea area, and prevents the loss of the underwater projectile can do.
또한, 본 발명은 수중발사체의 위치정보 및 상태정보에 기초하여 수중발사체의 운행 및 항법을 제어할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of controlling the navigation and navigation of the underwater vehicle based on the location information and the status information of the underwater vehicle.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 때 도면에 도시되고 또 이것에 의해 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described. At this time, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it are described as at least one embodiment, by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation are not limited.
이하 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 수중발사체를 어뢰로 하고, 무인이동체를 무인수상함(이하 USV, Unmanned Surface Vehicle)으로 하여 설명을 개시한다.In the following description of an embodiment of the present invention, the description will be made with an underwater torpedo as a torpedo and the unmanned vehicle as an unmanned water vehicle (USV, Unmanned Surface Vehicle).
도 1a는 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 추적 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1a is a diagram schematically showing an embodiment of a real-time tracking system of the underwater launch vehicle according to the present invention.
도 1a를 참조하면, 본 발명은 수상에 배치되는 복수의 USV(20,30,40)와 각 복수의 USV(20,30,40)에 구비되는 양방향 수중통신장치(23,33,43), 위치를 추적하고자 하는 어뢰(10), 어뢰(10)에 장착되어 수중통신을 가능하게 하는 양방향 수중통신장치(13) 및, USV(20,30,40)와 교신하여 어뢰의 위치를 추적하는 메인 제어장치(100)로 구성된다.Referring to Figure 1a, the present invention is a plurality of USV (20, 30, 40) disposed in the water and the bidirectional underwater communication device (23, 33, 43) provided in each of the plurality of USV (20, 30, 40), A
여기서, USV(20,30,40)와 USV(20,30,40)에 구비되는 양방향 수중통신장치(23,33,43)는 적어도 2개 이상 존재하여야 삼각측량이 가능하다. 본 발명에서는 메인 제어장치(100)에 구비되는 양방향 수중통신장치(103)가 하나의 USV의 역할을 수행할 수 있기 때문이다. 여기의 실시예에서는 3개의 USV를 사용하는 방법에 대하여 설명한다.Here, the triangulation may be performed when at least two bidirectional
또한, USV(20,30,40)에는 GPS위성(200)으로부터 GPS정보를 수신하여 자신의 실제 지리적인 위치를 알 수 있게 하는 GPS수신부(22,32,42)가 탑재된다.In addition, the
또한, 메인 제어장치(100)에는 USV와 마찬가지로 GPS수신부를 탑재하여 자신의 지리적인 위치를 알 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이것은 특히 도 1a에서와 같이 메인 제어장치(100)가 별도로 마련된 이동체(50)에 탑재되는 경우에 더욱 그러하다. 여기서 별도로 마련된 이동체(50)란 어뢰(10)를 이용한 훈련을 하기 위해 구비되는 시험선일 수 있다.In addition, it is preferable that the
USV(20,30,40)에는 제1 RF통신부(21,31,41)가 구비되며 메인 제어장치(100)에는 제2 RF통신부(101)가 구비된다. 여기서, RF통신부는 RF모뎀일 수 있다. 제1 및 제2 RF통신부는 수중이 아닌 공기중에서 교신이 이루어지도록 하는 것으로 이러한 RF통신을 사용하는 것은 하기와 같은 이유에서이다.USV (20, 30, 40) is provided with a first RF communication unit (21, 31, 41) and the
즉, 어뢰(10)의 위치를 실시간으로 탐지하기 위해서는 매 순간 이동하고 있는 어뢰(10)의 위치정보를 빠르게 메인 제어장치(100)에 전달하여야 하기 때문에 본 발명에서는 RF통신이 사용되는 것이다. 여기서 제1 RF통신부(21,31,41)은 수집된 어뢰(10)의 거리정보를 제2 RF통신부(101)로 전달하는 것이다. 또한, 제2 RF통신부(101)는 모든 USV(20,30,40)에 신호를 전송하여 모든 USV(20,30,40)의 운행을 제어하는 것이 가능하다. 즉 이러한 방법으로 집단 항법 제어가 이루어지게 되는 것이다.That is, in order to detect the position of the
또는 제2 RF통신부(101)는 모든 USV(20,30,40) 중 어느 하나, 예를 들면, USV(20)에 구비되는 제1 RF통신부(21)에만 신호를 전송하여 USV(20)의 운행을 제어하고, 메인 제어장치(100)로부터 신호를 받은 USV(20)는 다른 USV(30,40)의 제2 RF통신부(31,41)에 제어 신호를 보내 집단 항법 제어를 할 수도 있는 것이다.Alternatively, the second
이하에서는 본 발명에 따른 수중발사체, 무인이동체 및 메인 제어장치의 교신과정을 설명하도록 한다.Hereinafter will be described the communication process of the underwater launch vehicle, the unmanned vehicle and the main control device according to the present invention.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중발사체, 무인이동체 및 메인 제어장치가 교신하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.1B is a view schematically showing how the underwater launch vehicle, the unmanned vehicle, and the main control device communicate with each other according to an embodiment of the present invention.
도 1b를 참조하면, 본 발명은 어뢰(10)에 장착되는 양방향 수중통신장치(13)와 메인 제어장치(100)에 장착되는 양방향 수중통신장치(103)간에도 교신이 이루어질 수 있음을 나타낸다. 즉, 어뢰(10)는 각 USV(20,30,40)과 메인 제어장치(100)와 교신할 수 있고, 어뢰(10)로부터 신호를 받은 각 USV(20,30,40)는 메인 제어장치(100)로 RF신호를 방사하여 메인 제어장치(100)에서 어뢰(10)의 위치를 실시간으 로 추적할 수 있게 하는 것이다. 또한 메인 제어장치(100)는 어뢰(10)의 위치정보를 기초로 하여 상술한 바와 같이 USV(20,30,40)를 집단 항법 제어할 수 있으며, 어뢰(10) 자체를 제어하는 것도 가능하다. 본 발명에 사용되는 양방향 수중통신장치(10,22,33,43,103)는 통신 프로토콜(protocol)로서 어뢰의 위치정보와 상태정보, 메인 제어장치의 명령정보가 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1B, the present invention indicates that communication can be performed between the bidirectional
본 발명에 따르면 상기 어뢰의 위치정보 및 상태정보를 기초로 하여 어뢰의 운행을 제어할 수 있다. 이것은 메인 제어장치(100)에 구비되는 양방향 수중통신장치(103)와 어뢰(10)의 양방향 수중통신장치(13)와의 교신으로 이루어질 수 있다. 즉, 어뢰의 양방향 수중통신장치(13)는 어뢰의 상태정보를 메인 제어장치의 양방향 수중통신장치(103)로 전송하고 메인 제어장치(100)는 전송받은 어뢰의 상태정보에 따라 어뢰의 운행을 제어할 수 있는 명령정보를 상기 어뢰의 양방향 수중통신장치(13)에 전송하는 것이다. 여기서, 어뢰의 상태정보란 어뢰의 기계적, 전자적 결함이나, 연료상태, 속도정보 등의 제반 사항을 말하는 것이며, 이러한 상태정보에 기초하여 메인 제어장치(100)는 어뢰를 사용하는 훈련을 지속하거나 종료시키고 개선해야 할 점을 확인하고, 어뢰가 안전하게 회수되도록 하는 것이다.According to the present invention, the operation of the torpedo can be controlled based on the position information and the state information of the torpedo. This may be achieved by communication between the bidirectional
이하에서는 본 발명에 따른 수중발사체와 메인 제어장치의 작동을 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the operation of the underwater launch body and the main control device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 수중발사체와 메인 제어장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the operation of the underwater launch body and the main control device according to the present invention.
도 2를 참조하면, 메인 제어장치(100)는 제1 RF통신부(101), GPS수신 부(102),거리계산부(110), 연산부(120), 신호생성부(130), 양방향 수중통신장치(103)로 이루어진다. 메인 제어장치(100)의 거리계산부(110)는 GPS수신부(102), 양방향 수중통신장치(103) 및 제1 RF통신부(101)로부터 전송받은 신호를 기초로 어뢰(10)와 메인 제어장치(100)의 거리 및 어뢰(10)와 각 USV(20,30,40)간의 거리를 계산한다. Referring to FIG. 2, the
상기의 거리는 어뢰(10)와 각 USV(20,30,40)에 구비되는 양방향 수중통신장치간의 교신에 의한 신호의 도달시간(TOA, Time Of Arrival)정보를 이용하여 계산할 수 있다. 또한, 여기서 어뢰(10)와 메인 제어장치(100)간에 구비되는 양방향 수중통신장치간의 교신에 의한 TOA정보를 추가하여 이들 간의 거리를 계산할 수도 있다.The distance may be calculated using time of arrival information of the signal by communication between the
다음으로, 연산부(120)는 상기 거리계산부(110)에서 계산된 거리를 이용하여 어뢰(10)의 위치를 특정한다. 연산부(120)에서 시행되는 어뢰(10)의 위치 추적 방법에 대해서는 후술하기로 한다. Next, the calculating
다음으로, 신호생성부(130)는 상기 연산부(120)에서 특정한 어뢰(10)의 위치정보를 기초로 각 USV(20,30,40) 또는 이들 중 어느 하나의 USV(20)에 RF신호를 송출하여 USV(20,30,40)가 집단 항법 제어될 수 있게 한다. 각 USV(20,30,40)의 집단 항법 제어가 이루어지는 과정은 상술한 바 있다. 또한, 신호생성부(130)는 어뢰(10)의 운행을 제어하는 명령정보를 생성하여 메인 제어장치(100)에 구비되는 양방향 수중통신장치(103)를 통하여 어뢰(10)의 양방향 수중통신장치(13)로 송출할 수 있다.Next, the
이하에서는, 본 발명의 메인 제어장치에 구비되는 연산부에서 어뢰의 위치를 특정하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, the method of specifying the position of a torpedo by the calculating part provided in the main control apparatus of this invention is demonstrated.
도 3은 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 위치추적 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a real-time location tracking process of the underwater launch vehicle according to the present invention.
먼저, 본 발명의 연산부에서 시행되는 어뢰의 위치 추적 방법은 최소자승법을 이용한 삼각측량에 의하므로 삼각측량의 방법을 설명한다.First, since the position tracking method of the torpedo implemented in the calculation unit of the present invention is based on triangulation using the least square method, the triangulation method will be described.
각 USV(20,30,40)과 어뢰(10)의 위치 사이의 관계식은 하기[수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.The relation between each
[[ 수학식Equation 1] One]
여기서, 는 Cartesian 좌표계에서의 i번째 USV의 위치를 나타내고, 는 Cartesian 좌표계에서의 어뢰의 위치를 나타낸다.here, Denotes the position of the i th USV in the Cartesian coordinate system , Indicates the position of the torpedo at the Cartesian coordinate system.
USV(20,30,40)와 어뢰(10)에 구비되는 양방향 수중통신장치를 통해 계측되는 거리정보는 노이즈가 포함되어 있다. 3차원 공간에서 거리정보(거리 측정값)가 정확할 경우, 3개의 USV(20,30,40)와 어뢰(10) 간의 위치는 상기 [수학식 1]의 양변을 제곱한 후 정리하면 닫힌 형태의 해를 얻을 수 있다. 하지만 일반적으로 거리 측정치는 오차를 포함하므로 닫힌 형태의 해를 얻을 수 없다. The distance information measured by the bidirectional underwater communication device provided in the
따라서, 본 발명에서는 삼각측량을 시행함에 있어, 정확성을 기하기 위해 메인 제어장치와 어뢰(10)에 구비되는 양방향 수중통신장치로서 측정되는 거리정보를 포함하여 삼각측량을 시행할 수 있으며, 나아가 적어도 3개 이상의 USV를 사용하여 4개 또는 그 이상의 거리정보를 사용할 수 있다. 이 경우 하기[수학식 2]와 같이 시선 벡터를 이용한 최소자승법을 사용하여 위치를 특정한다.Accordingly, in the present invention, in performing triangulation, triangulation may be performed including distance information measured as a bidirectional underwater communication device provided in the main control device and torpedo 10 for accuracy. Four or more distances can be used using three or more USVs. In this case, the position is specified using the least-square method using the gaze vector as shown in [Equation 2].
[[ 수학식Equation 2] 2]
여기서 는 i번째 USV와 어뢰(10)간에 측정된 거리정보를 의미하고, r은 오차가 포함되지 않은 i번째 USV와 어뢰(10)간의 거리정보를, 그리고 v는 랜덤 노이즈(random noise)이다. here Denotes distance information measured between the i-th USV and torpedo 10, r denotes distance information between the i-th USV and torpedo 10 that does not include an error, and v denotes random noise.
상기와 같이 측정된 거리정보는 노이즈를 포함하게 되므로 노이즈 제거를 위해 본 발명에서는 일단 측정된 거리정보에 포함되어 있는 오차를 무시하고 최소자승법을 이용하여 위치정보를 도출한 후 계산된 위치 정보에 존재하는 오차를 제거해 나간다. Since the distance information measured as described above includes noise, the present invention ignores the error included in the measured distance information and deduces the location information using the least square method, and then exists in the calculated location information. I remove the error to say.
하기의 [수학식 3]으로 표현되는 이전 어뢰의 위치에서 를 선형화된 테일러(Taylor) 급수로 나타내면 하기의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.At the position of the previous torpedo represented by
[[ 수학식Equation 3] 3]
[[ 수학식Equation 4] 4]
여기서, 는 를 이용하여 계산된 USV와 어뢰와의 거리이며, [수학식 4]에서 2차항 이상을 무시하고 n개의 USV에 대하여 전개하면 하기 [수학식 5]와 같은 선형화된 수식을 얻을 수 있다.here, Is The distance between the USV and the torpedo calculated by using and ignoring more than a second term in [Equation 4] and developing for n USVs, a linearized equation as shown in [Equation 5] can be obtained.
[[ 수학식Equation 5] 5]
여기서, 는 어뢰와 i번째 USV간의 시선벡터를 나타내며 하기 [수학식 6]과 같다.here, Denotes a line of sight vector between the torpedo and the i-th USV and is represented by Equation 6 below.
[[ 수학식Equation 6] 6]
상기 [수학식 6]을 이용하여 어뢰의 위치는 하기 [수학식 7]과 같이 구할 수 있으며, 이 과정을 반복적으로 수행하여 정확도를 높일 수 있는 것이다.Using Equation 6, the position of the torpedo may be obtained as shown in
[[ 수학식Equation 7] 7]
도 3을 참조하면, 각 USV(20,30,40)과 시험선(60)간에 측정된 거리(L1,L2,L3)가 구해지면, 오른쪽 도면과 같이 위치정보를 알고 있는 USV를 원점으로 하는 구(sphere)가 그려지게 된다. Referring to FIG. 3, when the distances L1, L2, and L3 measured between the
본 발명에서는 USV를 3개 이상 구비할 수 있으므로, 더욱 많은 USV가 사용될수록 어뢰(10)의 위치를 정확하게 추적할 수 있는 것이다. USV를 3개로 하는 경우에도 시험선(60)과 어뢰(10)와의 거리(L4)를 구할 수 있으므로, 도 3과 같이 4개의 구(sphere)가 그려지게 되어 어뢰의 위치(P)를 추적할 수 있는 것이다.In the present invention, since three or more USVs may be provided, the more USVs are used, the more accurately the position of the
또한, 본 발명은 어뢰의 위치 정보를 보다 정확하게 특정시킬 수 있도록 메인 제어장치(도 2의 참조부호 100)에 오차 제거부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include an error removing unit (not shown) in the main control device (
오차 제거부는 상기 [수학식 6]에 의해 구해지는 어뢰의 위치정보에 포함된 오차를 제거하고 USV의 위치정보를 이용하여 오차를 제거하는 역할을 하는 것으로, 본 발명은 오차 제거를 위한 최적필터로서 칼만 필터를 사용하여 오차를 제거하여 수중발사체의 위치를 실시간으로 추적할 수 있다.The error removing unit removes an error included in the position information of the torpedo obtained by Equation 6 and removes the error by using the USV position information. The present invention provides an optimum filter for removing an error. The Kalman filter can be used to track the position of the underwater vehicle in real time by eliminating errors.
도 4는 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 추적 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically showing another embodiment of a real-time tracking system of the underwater launch vehicle according to the present invention.
도 4를 참조하면, 메인 제어장치(100)가 수상과 육상의 경계, 이를테면 해안가에 설치되는 기지(60)에 고정되어 있는 것을 알 수 있다. 본 발명의 다른 실시예 에 관한 설명은 상술한 바로 갈음한다.Referring to Figure 4, it can be seen that the
이하, 본 발명에 따른 수중발사체의 위치를 실시간 추적하는 방법에 관한 설명을 개시한다.Hereinafter, a description will be given of a method for tracking the position of the underwater launch vehicle according to the present invention in real time.
도 5는 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 위치추적 방법에 대한 블록도 이다.5 is a block diagram of a real-time location tracking method of the underwater launch vehicle according to the present invention.
도 5를 참조하면, 수중발사체를 이용한 훈련 또는 테스트를 시행함에 있어서, 수중발사체의 위치를 실시간 추적하는 방법은 먼저, 무인이동체를 수상에 위치하도록 이동하고 수중발사체가 수중으로 발사되는 것에 의해 시작된다(S10). 수중 여기서 수중발사체는 훈련용 어뢰일 수 있으며, 상기 무인이동체는 적어도 3개 이상 구비되어야 함은 전술한 바와 같은 이유에서이다.Referring to FIG. 5, in performing a training or test using an underwater launch vehicle, a method for real-time tracking of the location of the underwater launch vehicle is first started by moving the unmanned vehicle to be positioned in the water and launching the underwater launch vehicle underwater. (S10). Underwater Here, the underwater launch vehicle may be a torpedo for training, and the drone should be provided with at least three or more for the same reason as described above.
훈련이 시작되면, 발사된 수중발사체와 각 무인이동체는 서로 교신하여 신호의 도달시간(TOA, Time Of Arrival)정보를 획득하게 된다(S20). 이 도달시간정보는 상기 무인이동체와 상기 수중발사체가 교환하는 신호 사이의 시간 정보를 기초로 하여 구해지게 되며 이는 무인이동체와 수중발사체에 구비되는 양방향 수중통신장치에 의해 행해진다. When the training is started, the launched underwater vehicle and each unmanned vehicle communicate with each other to obtain time of arrival information (TOA) of the signal (S20). The arrival time information is obtained based on the time information between the unmanned mobile body and the signal exchanged by the underwater launch vehicle, which is performed by a bidirectional underwater communication device provided in the unmanned vehicle and the underwater launch vehicle.
다음으로 무인이동체는 상기의 도달시간정보와 자신의 지리적 위치에 관한 정보인 GPS정보를 메인 제어장치로 전송한다(S30). 여기서, 무인이동체는 GPS위성을 이용하여 자신의 지리적 위치에 관한 정보를 얻기 위해 GPS수신부를 구비하게 된다. 또한 S30단계에서는 수중발사체에 구비되는 양방향 수중통신장치에서 방사되는 신호가 상기 메인 제어장치에 직접 전송하는 단계가 포함될 수 있다. 이는 후술할 수중발사체의 위치를 추적하기 위해 이루어지는 삼각측량을 시행함에 있어, 단지 3개의 무인이동체를 이용하여 수중발사체를 이용한 훈련 또는 테스트를 하는 경우에도 삼각측량의 정확성을 높이기 위한 것이다. 즉, 메인 제어장치는 또 다른 하나의 무인이동체의 역할을 함으로써, 수중발사체의 위치를 보다 정확히 특정할 수 있는 것이다. Next, the unmanned vehicle transmits the GPS information, which is the arrival time information and the information about its geographical location, to the main controller (S30). Here, the unmanned vehicle is equipped with a GPS receiver to obtain information about its geographic location using a GPS satellite. In addition, the step S30 may include the step of directly transmitting the signal emitted from the bidirectional underwater communication device provided in the underwater projectile to the main control device. This is to improve the accuracy of the triangulation even when training or testing with the underwater vehicle using only three unmanned vehicles in carrying out triangulation to track the position of the underwater vehicle to be described later. In other words, the main control device is able to more accurately specify the position of the underwater launch vehicle by acting as another unmanned vehicle.
또한, 수중발사체는 자신의 상태정보에 관한 신호를 포함하여 메인 제어장치에 직접 전송할 수도 있다. 상태정보는 수중발사체에 관한 모든 상태에 관한 정보이며 전술한 바 있다. 이는 후술할 메인 제어장치에 의해 수중발사체의 운행을 제어하기 위한 명령정보를 생성하는 기초자료로 사용되는 것이다.In addition, the underwater launch vehicle may include a signal related to its status information and transmit it directly to the main controller. The state information is information on all states of the underwater launch vehicle and has been described above. This is used as a basic data for generating command information for controlling the operation of the underwater vehicle by the main control device to be described later.
다음으로는 메인 제어장치는 S30단계를 통해 각 무인이동체로부터 전송되는 무인이동체의 GPS정보와 도달시간정보(TOA)를 이용하여 수중발사체의 위치를 모니터링하게 된다(S40). 이때, 수중발사체의 양방향 수중통신장치로부터 메인 제어장치로 직접전송되는 신호를 포함하여 수중발사체의 위치를 모니터링하면 보다 정확하게 수중발사체의 위치를 추적할 수 있는 것이다.Next, the main control unit monitors the position of the underwater vehicle using the GPS information and the arrival time information (TOA) of the unmanned vehicle transmitted from each unmanned vehicle through step S30 (S40). At this time, monitoring the position of the underwater vehicle, including a signal transmitted directly from the bidirectional underwater communication device of the underwater vehicle to the main control device, it is possible to track the position of the underwater vehicle more accurately.
메인 제어장치에 의한 수중발사체의 위치 모니터링방법은 후술하기로 한다.The position monitoring method of the underwater launch vehicle by the main control unit will be described later.
다음으로, 메인 제어장치는 모니터링된 수중발사체의 위치정보와 상태정보 및 무인이동체의 위치정보를 종합하여 수중발사체 및/또는 무인이동체의 운행을 제어하는 명령신호를 방사하여 집단 항법제어가 실시된다(S50). 따라서, 이동하는 수중발사체를 무인이동체가 따라 움직이면서 계속적으로 수중발사체의 위치를 추적할 수 있는 것이다.Next, the main controller performs group navigation control by radiating command signals for controlling the operation of the underwater vehicle and / or the unmanned vehicle by synthesizing the position information and the state information of the projected underwater vehicle and the position information of the unmanned vehicle. S50). Therefore, as the unmanned vehicle moves along the moving underwater vehicle, it is possible to continuously track the location of the underwater vehicle.
또한, 상기 수중발사체의 오작동, 결함등으로 인해 상기 수중발사체가 무인이동체와 수중통신이 가능한 거리를 이탈하여 주행되면, 상호간에 구비된 양방향 수중통신장치를 통해 수중발사체의 위치를 추적하고 있던 무인이동체 중 일부의 무인이동체에 있어서 수중통신이 끊길 수 있다. 이렇게 수중발사체와의 상호 수중통신이 끊어진 무인이동체는 무인이동체에 구비된 제2 RF통신부를 통해 메인 제어장치가 탑재된 시험선 또는 육상의 기지로 이러한 상태를 알리는 신호를 전송하게 된다. 이러한 신호를 수신한 메인 제어장치는 수중발사체와의 수중통신이 끊어진 무인이동체를 수중발사체와 수중통신이 가능할 수 있는 위치까지 이동하도록 하는 명령신호를 제1 RF통신부를 통해 무인이동체의 제2 RF통신부로 전송하여 수중발사체를 분실하지 않고 계속적으로 추적할 수 있도록 작동한다. In addition, when the underwater launch vehicle travels away from the distance capable of underwater communication with the unmanned vehicle due to a malfunction or a defect of the underwater launch vehicle, the unmanned mobile vehicle was tracking the position of the underwater launch vehicle through a bidirectional underwater communication device provided with each other. In some unmanned vehicles, underwater communication may be interrupted. Thus, the unmanned mobile body with which the underwater communication with the underwater projectile is cut off transmits a signal informing such a state to the test line or the base of the land equipped with the main control device through the second RF communication unit provided in the unmanned mobile vehicle. The main control device receiving the signal transmits a command signal for moving the unmanned vehicle, which has lost underwater communication with the underwater vehicle, to a position where the underwater vehicle can communicate with the underwater vehicle, through the first RF communication unit. It works to keep track of the underwater vehicle without losing it.
또한, 수중발사체가 분실되는 것을 방지하기 위해서는, 수중발사체와 무인이동체에 구비되는 양방향 수중통신장치를 통해 교신되는 신호를 이용하여 수중발사체와 소정의 거리를 유지하여 수중발사체가 무인이동체로부터 멀리 달아나지 않도록 설정하는 것도 가능하다.In addition, in order to prevent the underwater projectile from being lost, the underwater projectile may run away from the unmanned vehicle by maintaining a predetermined distance from the underwater projectile using a signal communicated through the bidirectional underwater communication device provided in the underwater projectile and the unmanned vehicle. It can also be set.
다음으로, 훈련을 마치고 수중발사체를 회수할지 계속 훈련을 시행하면서 수중발사체의 위치를 추적하는지를 판단하는 단계(S60)를 거친다. 훈련을 종료하는 경우에는 수중발사체의 위치 추적을 종료하고, 훈련이 계속되는 경우에는 S20단계로 회귀하는 과정을 반복함으로 이동하는 수중발사체의 위치를 실시간으로 추적할 수 있게 된다.Next, after completing the training or while continuing to perform the training to recover the underwater projectiles go through the step of determining whether to track the position of the underwater projectiles (S60). When the training ends, the tracking of the location of the underwater vehicle is terminated, and if the training continues, it is possible to track the location of the underwater vehicle in real time by repeating the process of returning to step S20.
이하는, S40단계에서 이루어지는 수중발사체의 모니터링 방법에 대한 상세한 설명을 개시한다.Hereinafter, a detailed description of the method for monitoring the underwater launch vehicle made in step S40.
도 2는 본 발명에 따른 수중발사체와 메인 제어장치의 작동을 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명에 따른 수중발사체의 위치를 모니터링하는 방법에 관한 블록도이다.2 is a view for explaining the operation of the underwater launch vehicle and the main control device according to the present invention, Figure 6 is a block diagram of a method for monitoring the position of the underwater launch vehicle according to the present invention.
설명을 위해, 도 2와 도 6을 참조하면 메인 제어장치(100)의 거리계산부(110)는 GPS수신부(102), 양방향 수중통신장치(103) 및 제1 RF통신부(101)로부터 전송받은 신호를 기초로 수중발사체(10)와 메인 제어장치(100)의 거리 및 수중발사체(10)와 각 무인이동체간의 거리를 계산한다(S41). For description, referring to FIGS. 2 and 6, the
상기의 거리는 수중발사체(10)와 각 무인이동체에 구비되는 양방향 수중통신장치간의 교신에 의한 신호의 도달시간(TOA, Time Of Arrival)정보를 이용하여 계산할 수 있다. 또한, 여기서 수중발사체(10)와 메인 제어장치(100)간에 구비되는 양방향 수중통신장치간의 교신에 의한 TOA정보를 추가하여 이들간의 거리를 계산할 수도 있다.The distance may be calculated using time of arrival (TOA) information of a signal by communication between the
다음으로, 연산부(120)는 상기 거리계산부(110)에서 계산된 거리를 이용하여 수중발사체(10)의 위치를 특정하기 위해 삼각측량을 시행한다(S42). 이 때, 무인이동체와 수중발사체(10)에 구비되는 양방향 수중통신장치를 통해 계측되는 거리 정보는 노이즈가 포함되어 있으므로, 본 발명에서는 삼각측량을 시행함에 있어, 정확성을 기하기 위해 메인 제어장치와 수중발사체(10)에 구비되는 양방향 수중통신장치로서 측정되는 거리정보를 포함하여 삼각측량을 시행할 수 있으며, 나아가 적어도 3개 이상의 무인이동체를 사용하여 4개 또는 그 이상의 거리정보를 사용할 수 있다. 그리고, 상술한 바 있는 최소자승법을 적용하여 수중발사체의 위치를 특정한다.Next, the calculating
다음으로는 오차 제거부(미도시)에 의해 오차를 제거 단계가 실시된다(S42). S42단계에서 측정된 거리정보는 노이즈를 포함하게 되므로 노이즈 제거를 위해 본 발명은 최적필터로서 칼만 필터를 사용하여 오차를 제거하게 되는 것이다.Next, an error removing step is performed by an error removing unit (not shown) (S42). Since the distance information measured in step S42 includes noise, the present invention removes an error using a Kalman filter as an optimal filter to remove noise.
지금까지 설명한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항으로부터 도출되는 기술적 사상의 범위 내에서 상기 본 발명의 다양한 변형, 수정 및 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.The present invention described so far is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various aspects of the present invention within the scope of the technical idea derived from the matters described in the appended claims. It will be appreciated that variations, modifications and applications are possible.
도 1a는 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 추적 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면,Figure 1a schematically shows an embodiment of a real-time tracking system of the underwater launch vehicle according to the present invention,
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중발사체, 무인이동체 및 메인 제어장치가 교신하는 모습을 개략적으로 도시한 도면,1B is a view schematically showing how the underwater launch vehicle, the unmanned vehicle, and the main control device communicate with each other according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 수중발사체와 메인 제어장치의 작동을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining the operation of the underwater launch body and the main control device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 위치추적 과정을 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining a real-time location tracking process of the underwater launch vehicle according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 추적 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면,4 is a view schematically showing another embodiment of a real-time tracking system of the underwater launch vehicle according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 수중발사체의 실시간 위치추적 방법에 관한 블록도,5 is a block diagram of a real-time location tracking method of the underwater launch vehicle according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 수중발사체의 위치를 모니터링하는 방법에 관한 블록도이다.6 is a block diagram of a method for monitoring the position of the underwater launch vehicle according to the present invention.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090069058A KR100969878B1 (en) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | The real-time tracking system of underwater projectile and the method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090069058A KR100969878B1 (en) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | The real-time tracking system of underwater projectile and the method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100969878B1 true KR100969878B1 (en) | 2010-07-13 |
Family
ID=42645512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090069058A KR100969878B1 (en) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | The real-time tracking system of underwater projectile and the method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100969878B1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101177839B1 (en) | 2011-06-03 | 2012-08-29 | 삼성중공업 주식회사 | System and method for underwater robot global positioning |
KR101473735B1 (en) * | 2013-12-11 | 2014-12-18 | 국방과학연구소 | Body type underwater acoustic measurement system and controlling method thereof |
KR101888170B1 (en) * | 2017-11-16 | 2018-08-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Method and device for deleting noise in detecting obstacle by unmanned surface vessel |
KR20190083492A (en) * | 2018-01-04 | 2019-07-12 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for obtaining position information of torpedo applying bi-static acoustic detection |
KR102255323B1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-05-24 | 국방과학연구소 | Torpedo acoustics decoy and apparatus, method, computer-readable storage medium and computer program for defending torpedo attack using torpedo acoustics decoy |
KR102652887B1 (en) | 2023-07-31 | 2024-04-01 | 주식회사 칼만 | Method for providing navigation system for underwater robot |
KR102652885B1 (en) | 2023-07-31 | 2024-04-02 | 주식회사 칼만 | Control method of an underwater robot equipped with a multi-degree-of-freedom robot arm |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0381682A (en) * | 1989-08-24 | 1991-04-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Mobile underwater target tracking device |
JPH08249060A (en) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Yokogawa Denshi Kiki Kk | Autonomous submerged sailing device |
US5579285A (en) * | 1992-12-17 | 1996-11-26 | Hubert; Thomas | Method and device for the monitoring and remote control of unmanned, mobile underwater vehicles |
KR20040010828A (en) * | 2004-01-13 | 2004-01-31 | 주식회사 씨스캔 | Position Seeking Device of the Underwater Object using Acoustic Transponder |
-
2009
- 2009-07-28 KR KR1020090069058A patent/KR100969878B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0381682A (en) * | 1989-08-24 | 1991-04-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Mobile underwater target tracking device |
US5579285A (en) * | 1992-12-17 | 1996-11-26 | Hubert; Thomas | Method and device for the monitoring and remote control of unmanned, mobile underwater vehicles |
JPH08249060A (en) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Yokogawa Denshi Kiki Kk | Autonomous submerged sailing device |
KR20040010828A (en) * | 2004-01-13 | 2004-01-31 | 주식회사 씨스캔 | Position Seeking Device of the Underwater Object using Acoustic Transponder |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101177839B1 (en) | 2011-06-03 | 2012-08-29 | 삼성중공업 주식회사 | System and method for underwater robot global positioning |
KR101473735B1 (en) * | 2013-12-11 | 2014-12-18 | 국방과학연구소 | Body type underwater acoustic measurement system and controlling method thereof |
KR101888170B1 (en) * | 2017-11-16 | 2018-08-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Method and device for deleting noise in detecting obstacle by unmanned surface vessel |
KR20190083492A (en) * | 2018-01-04 | 2019-07-12 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for obtaining position information of torpedo applying bi-static acoustic detection |
KR102107020B1 (en) * | 2018-01-04 | 2020-05-06 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for obtaining position information of torpedo applying bi-static acoustic detection |
KR102255323B1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-05-24 | 국방과학연구소 | Torpedo acoustics decoy and apparatus, method, computer-readable storage medium and computer program for defending torpedo attack using torpedo acoustics decoy |
KR102652887B1 (en) | 2023-07-31 | 2024-04-01 | 주식회사 칼만 | Method for providing navigation system for underwater robot |
KR102652885B1 (en) | 2023-07-31 | 2024-04-02 | 주식회사 칼만 | Control method of an underwater robot equipped with a multi-degree-of-freedom robot arm |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100969878B1 (en) | The real-time tracking system of underwater projectile and the method thereof | |
US9969470B2 (en) | Deployment and recovery of autonomous underwater vehicles for seismic survey | |
US11899104B2 (en) | Navigation system for underwater vehicles | |
US10545253B2 (en) | AUV based seismic acquisition system and method | |
US10718850B1 (en) | Fusion between AOA and TDOA | |
CN103968830B (en) | Many ways guidance device during a kind of UUV approximately level tracking lash ship navigation and method | |
WO2014095854A1 (en) | Acoustic modem-based guiding method for autonomous underwater vehicle for marine seismic surveys | |
RU2578807C2 (en) | Method of illuminating underwater environment | |
US20160103237A1 (en) | System and Method for Accurate Positioning of Control Devices for Instrumented Cables | |
JP7133196B2 (en) | Underwater equipment recovery method and underwater equipment recovery system | |
RU2710831C1 (en) | Self-propelled hydroacoustic buoy-beacon and navigation equipment method of sea area | |
CN110333369B (en) | UUV DVL speed measurement system based on water surface GPS correction and self-adaptive denoising method | |
RU2648546C1 (en) | Underwater situation lighting system | |
JPH06289132A (en) | Ones own position measuring type sonobuoy device and its position computing system | |
CN113608168B (en) | Real-time self-calibration system and method for position of underwater sound receiver for water surface movable platform | |
CN201716421U (en) | Small underwater vehicle combined navigation device | |
KR100971768B1 (en) | Self-propelling decoying apparatus and method for generating deception signal using the same | |
KR101907472B1 (en) | Ship for testing sensor installed in weapon system and control method thereof | |
CN101907462A (en) | Small-scale underwater vehicle combined navigation device and method for correcting position | |
CN216013634U (en) | Real-time self-calibration device for position of underwater acoustic receiver for water surface movable platform | |
JP2015010862A (en) | Device for calculating speed of underwater sailing body, method for calculating speed of underwater sailing body, program, and recording medium | |
RU2746287C1 (en) | Method for spatial orientation of a mobile underwater object | |
RU2668494C2 (en) | Method for protecting water area | |
Kayser et al. | Weapon scoring results from a GPS acoustic weapons test and training system | |
KR20150010091A (en) | All-in-one type test apparatus of naval vessel system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130611 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140421 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150522 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160615 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170529 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180515 Year of fee payment: 9 |