KR101047960B1 - 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법 - Google Patents

수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수중 운동체의 위치를 보정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템은 수중에 설치되어 음파 신호를 송신하는 2개의 PRU(Position Reference Unit); 및 상기 선배열 음향센서를 구비하며, 상기 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 상기 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하고 산출한 상기 2개의 수신각, 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 수중 운동체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 본 발명은 수중 운동체의 위치 오차를 보정할 수 있고, 위치 보정에 따른 계산량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 수중 운동체의 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법{ACOUSTIC SENSOR SYSTEM FOR DETECTING POSITION OF UNDERWATER MOMENTUM FOR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 수중 운동체의 위치 추정에 관한 것으로, 특히, 2개의 PRU를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정하되, 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간차이로부터 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 주기적으로 추정할 수 있도록 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
수중에서 운항되는 무인 잠수정 또는 잠수정의 위치를 파악하는 방법은 초음파 거리측정법에 의한 음향 위치추적 시스템(Acoustic Positioning System; APS), 및 관성 센서 또는 GPS(Global Positioning System) 신호를 이용하는 비음향 위치추적 시스템 또는 항법 시스템으로 구별된다.
비음향 위치추적 시스템은 수면 밑의 일정 깊이에서 GPS 안테나를 연결하여 위치, 속도, 자세, 및 방향 정보를 수신하고 이렇게 수신된 정보들을 이용하여 항법 오차를 보정한다.
APS는 해저에 기준이 되는 3개 이상의 기준점과 거리를 측정하여 3각 측량법으로 위치를 정하는 고전적인 방법으로서, 3개의 위치 기준점인 PRU(Position Reference Unit)가 해저 또는 수상에 설치되는 방법인 장기선(Long Base Line; LBL) 음향 위치추적 방식이 있다.
LBL 음향 위치추적 방식은 수면 밑 일정 깊이 또는 해저면에 설치된 PRU와 신호 송신수단 사이의 거리를 3개 이상 계측하고, 삼각 측량 기법을 이용하여 신호 송신수단의 위치를 특정하는데, 이를 위해서는 이미 알고 있는 위치에 PRU를 배치해야 한다.
이러한 LBL방식에서는 3개 또는 4개의 PRU를 수평면에 대하여 x-방향과 y-방향으로 분산시켜 설치하여야만 수중 운동체의 위치를 정확하게 얻을 수 있다. 그리고 해류, 및 조류 등에 의해 시간이 지남에 따라 잠수항 등의 수중 운동체도 위치 오차가 지속적으로 누적됨에 따라 장시간의 잠항을 위해서는 주기적인 위치 보정이 필요하다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 2개의 PRU를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정하되, 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간차이로부터 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 주기적으로 추정 및 보정할 수 있도록 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 한 관점에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템은 수중에 설치되어 음파 신호를 송신하는 2개의 PRU(Position Reference Unit); 및 상기 선배열 음향센서를 구비하며, 상기 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 상기 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하고 산출한 상기 2개의 수신각, 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 수중 운동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 PRU의 위치값은 수상에서 상기 2개의 PRU 주위를 '8'자 또는 'X'자 형태로 이동하면서 그 이동 경로 상의 적어도 3개 이상의 위치에서의 거리값을 측정하고, 그 측정한 거리값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
필요에 따라, 상기 수중 운동체는 상기 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하는 수신각 산출부; 산출된 상기 2개의 수신각, 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 위치추정 연산부; 및 추정된 상기 위치가 목표 이동 경로 상에 위치하는지를 확인하여 그 확인한 결과로 목표 이동 경로 상에 위치하지 않으면 수중 운동체의 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 수신각은 수학식
Figure 112010083597614-pat00001
에 의해 구하고, 여기서, 상기 C는 수중 운동체에서 PRU까지의 음속값을 나타내고, 상기 d는 선배열 음향센서의 각 센서 간의 거리를 나타내며, 상기 △t는 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 나타내는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 추정된 위치값 (X, Y)는 수학식
Figure 112010083597614-pat00002
에 의해 구하고, 여기서, 상기 D는 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 나타내고, 상기 φ1, φ2는 산출된 상기 수신각을 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템은 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는데 사용하기 위한 적어도 하나의 PRU의 위치값을 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
필요에 따라, 상기 2개의 PRU 간의 거리값은, 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값으로부터 연산되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법은 (a) 수중에 설치된 2개의 PRU(Position Reference Unit)로부터 송신되는 음파 신호를 선배열 음향센서의 각 센서를 통해 수신하는 단계; (b) 각 센서에 수신되는 상기 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 상기 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하는 단계; 및 (c) 산출된 상기 2개의 PRU와의 수신각, 데이터베이스에 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 PRU의 위치값은 수상에서 상기 2개의 PRU 주위를 '8'자 또는 'X'자 형태로 이동하면서 그 이동 경로 상의 적어도 3개 이상의 위치에서의 거리값을 측정하고, 그 측정한 거리값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 수신각은 수학식
Figure 112010083597614-pat00003
에 의해 구하고, 여기서, 상기 C는 수중 운동체에서 PRU까지의 음속값을 나타내고, 상기 d는 선배열 음향센서의 각 센서 간의 거리를 나타내며, 상기 △t는 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 나타내는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 추정된 위치값 (X, Y)는 수학식
Figure 112010083597614-pat00004
에 의해 구하고, 여기서, 상기 D는 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 나타내고, 상기 φ1, φ2는 산출된 상기 수신각을 나타내는 것을 특징으로 한다.
필요에 따라, 상기 2개의 PRU 간의 거리값은, 데이터베이스에 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값으로부터 연산되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법은 (d) 추정된 상기 위치가 목표 이동 경로 상에 위치하는지를 확인하여 그 확인한 결과로 목표 이동 경로 상에 위치하지 않으면 수중 운동체의 위치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 2개의 PRU를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정 및 보정하되, 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간차이로부터 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 주기적으로 추정함으로써, 위치 오차를 보정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간차이로부터 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정 및 보정함으로써, 위치 보정에 따른 계산량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간차이로부터 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정 및 보정함으로써, 수중 운동체의 운용 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2개의 PRU만을 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정 및 보정하기 때문에, PRU의 설치 개수를 줄여 탐사를 위해 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 센서 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PRU의 위치를 계산하는 원리를 설명하는 제1 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PRU의 위치를 계산하는 원리를 설명하는 제2 예시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 수동 운동체(200)의 상세한 구성을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수신각을 산출하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 보정하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 보정하는 방법을 나타내는 예시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 보정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법을 첨부된 도 1 내지 8을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 명세서 전체를 통하여 각 도면에서 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
본 발명에서는 2개의 PRU(Position Reference Unit)를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정하되, 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이로부터 각 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정 및 보정할 수 있는 방안을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 센서 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따름 음향 센서 시스템은 수중에 설치되는 2개의 PRU(100a, 100b), 및 상기 2 개의 PRU를 이용하여 위치를 추정 및 보정하는 수중 운동체(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
2개의 PRU(100a, 100b)는 수중에 설치되어 음파 신호를 각각 송신한다. PRU(100a, 100b)는 정해진 프로세서에 따라 설치되지 않는데, 그 설치 방법으로는 예컨대, 다이버를 이용한 설치, 크레인을 이용한 설치, 부위 등을 이용한 설치 등이 있다.
이때, 수중 운동체(200)의 위치를 추정하기 위해서는 수중에 설치된 PRU(100a, 100b)의 위치를 미리 파악해야 하는데, 이를 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PRU의 위치를 계산하는 원리를 설명하는 제1 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PRU의 위치를 계산하는 원리를 설명하는 제2 예시도이다.
도 2를 참조하면, 수상에서 선박이 PRU S 주위를 '8'자 또는 'X'자 형태로 이동하면서 PRU S와의 거리값을 측정하여 그 측정한 거리값 이용하여 PRU S의 위치를 계산하게 된다. 물론, 해상 상태에 따라 측정한 거리가 정확하지 않을 수 있기 때문에 이러한 경우에는 동일한 형태로 여러 번 이동하면서 PRU와의 거리를 측정할 수 있다.
예컨대, 선박이 PRU A 주위를 '8'자 또는 'X'자 형태로 이동하되, 적어도 2회 이상 이동하면서 PRU와의 거리값을 측정하여 그 측정한 거리값의 평균을 이용할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 선박이 이동하는 '8'자 또는 'X'자 형태의 경로 상의 다양한 위치에서 PRU와의 거리값를 측정하게 되는데, 그 측정된 거리 D(m)는 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
D = C × t
여기서, C(m/sec)는 선박에서 PRU까지의 음속값을 나타내고, t(sec)는 선박에서 수신한 음파 신호의 수신 시간과 PRU에서 송신한 음파 신호의 송신 시간의 차이를 나타낸다.
이때, 본 발명은 선박이 이동하는 경로 상의 적어도 3개의 위치에서 측정한 거리값을 이용하여 PRU의 위치를 계산하게 되는데, 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
예컨대, 선박이 이동하는 경로 상의 위치 P1, P2, P3에서 측정된 거리는 각각 D1, D2, D3이라 하면, 각 위치 즉, P1에서 D1을 반지름으로 하는 원을 그리고, P2에서 D2를 반지름으로 하는 원을 그리고, P3에서 D3을 반지름으로 하는 원을 그린 후에 3개의 원이 교차하는 곳이 PRU의 위치 A가 된다. 그 PRU의 위치는 위도와 경도로 표시된다.
이렇게 계산된 PRU(100a, 100b)의 위치는 별도의 데이터베이스(DataBase; DB에 저장된다. 이렇게 저장된 PRU의 위치는 수중 운동체의 위치를 추정하는데 사용된다.
이처럼 해저면에 PRU를 설치하고 설치된 PRU의 위치를 정확하게 산정하기 위해서는 그 PRU의 주변 해역을 수상의 선박이 8' 또는 'X'자 형태로 이동하면서 거리를 측정함으로써, PRU의 위치를 보정(calibration)할 수 있다. 따라서 PRU의 설치 개수를 줄이는 것은 탐사를 위해 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.
그리고 수중 운동체(200)는 PRU와의 수신각을 이용하여 위치를 추정하고 이동 경로 또는 항행 경로로 위치를 보정한다. 이를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 1에 도시된 수동 운동체(200)의 상세한 구성을 나타내는 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수동 운동체(200)는 신호 수신부(210), A/D 변환부(220), 신호 처리부(230), 수신각 산출부(240), 위치추정 연산부(250), 위치 보정부(260), 및 데이터베이스(270) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
신호 수신부(210)는 2개의 PRU로부터 음향 신호를 수신하는데, 선배열 음향센서(linear sensor)를 구비하여, 그 구비된 선배열 음향센서의 각 센서를 통해 음파 신호를 수신하게 된다.
A/D 변환부(220)는 수신된 아날로그의 음파 신호를 디지털의 음파 신호로 변환하고, 신호 처리부(230)는 변환된 디지털의 음파 신호를 빔포밍(beamforming)한다.
수신각 산출부(240)는 빔포밍된 디지털의 음파 신호를 근거로 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 2개의 PRU와의 수신각을 산출하는데, 이를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수신각을 산출하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 그림 (a)처럼 특정 방향에서 들어오는 음파 신호는 선배열 음향센서의 일정 간격 d로 배열된 각 센서 S1, S2, ..., Sn에 시간 차이를 갖고 수신된다.
그림 (b)처럼 이렇게 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하는데, 그 수신각 φ은 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112010083597614-pat00005
여기서, C는 선박에서 PRU까지의 음속값을 나타내고, d는 선배열 음향센서의 센서 간의 거리를 나타내며, △t는 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 나타낸다.
위치추정 연산부(250)는 산출된 2개의 수신각, PRU의 위치값, 및 PRU 간의 거리값 등을 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정하게 되는데, 이를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 수중 운동체 S와 PRU A와 이루는 수신각이 φ1이고, 수중 운동체 S와 PRU B와 이루는 수신각이 φ2이며, PRU 간의 거리가 D라고 가정하면, 수중 운동체의 위치 (X, Y)은 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112010083597614-pat00006
이때, PRU A, B 간의 거리 D는 기 저장된 PRU A, B의 위치로부터 산출할 수 있다.
위치 보정부(260)는 연산된 수중 운동체의 위치가 현재의 이동 경로 상에 위치하는지를 확인하여 그 확인한 결과로 위치하지 않으면 수중 운동체의 위치를 보정하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 보정하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 수동 운동체 S가 이동 경로가 Path_1 방향인데, 해류나 조류 등의 영향으로 목표 이동 경로가 변경될 수 있다. 그래서 수동 운동체 S는 위치를 측정한 결과 Path_2 방향으로 이동하고 있는 경우에 Path_1 방향으로 이동될 수 있도록 제어된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 보정하는 방법을 나타내는 예시도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 운동체는 선배열 음향센서의 각 센서를 통해 음파 신호를 수신하면(S801), 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출한다(S802).
수중 운동체는 산출한 2개의 수신각, PRU의 위치값, PRU 간의 거리값 등을 이용하여 위치를 추정한다(S803).
수중 운동체는 추정된 위치와 목표 이동 경로 상에 위치하는지를 확인하고(S804), 그 확인한 결과로 목표 이동 경로 상에 위치하지 않으면 위치 예컨대, 방향 등을 보정하게 된다(S805).
이와 같이, 본 발명은 2개의 PRU를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정하되, 수중 운동체에 설치된 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간차이로부터 PRU와의 수신각을 산출하고 산출한 그 수신각을 이용하여 수중 운동체의 위치를 주기적으로 추정함으로써, 위치 오차를 보정할 수 있고, 위치 보정에 따른 계산량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 수중 운동체의 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의한 수중 운동체의 위치를 보정하기 위한 음향 센서 시스템 및 그 방법이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100a, 100b: PRU
200: 수중 운동체
210: 신호 수신부
220: A/D 변환부
230: 신호 처리부
240: 수신각 산출부
250: 위치추정 연산부
260: 위치 보정부
270: 데이터베이스

Claims (13)

  1. 수중에 설치되어 음파 신호를 송신하는 2개의 PRU(Position Reference Unit); 및
    선배열 음향센서를 구비하며, 상기 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 상기 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하고 산출한 상기 2개의 수신각, 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 수중 운동체
    를 포함하고, 상기 PRU의 위치값은 수상에서 상기 2개의 PRU 주위를 '8'자 또는 'X'자 형태로 이동하면서 그 이동 경로 상의 적어도 3개 이상의 위치에서의 거리값을 측정하고, 그 측정한 거리값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 수중 운동체는,
    상기 선배열 음향센서의 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하는 수신각 산출부;
    산출된 상기 2개의 수신각, 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 위치추정 연산부; 및
    추정된 상기 위치가 목표 이동 경로 상에 위치하는지를 확인하여 그 확인한 결과로 목표 이동 경로 상에 위치하지 않으면 수중 운동체의 위치를 보정하는 위치 보정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 수신각은,
    수학식
    Figure 112010083597614-pat00007
    에 의해 구하고, 여기서, 상기 C는 수중 운동체에서 PRU까지의 음속값을 나타내고, 상기 d는 선배열 음향센서의 각 센서 간의 거리를 나타내며, 상기 △t는 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 추정된 위치값 (X, Y)는,
    수학식
    Figure 112010083597614-pat00008
    에 의해 구하고, 여기서, 상기 D는 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 나타내고, 상기 φ1, φ2는 산출된 상기 수신각을 나타내는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 수중 운동체의 위치를 추정하는데 사용하기 위한 적어도 하나의 PRU의 위치값을 저장하는 데이터베이스
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 2개의 PRU 간의 거리값은, 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값으로부터 연산되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 음향 센서 시스템.
  8. (a) 수중에 설치된 2개의 PRU(Position Reference Unit)로부터 송신되는 음파 신호를 선배열 음향센서의 각 센서를 통해 수신하는 단계;
    (b) 각 센서에 수신되는 상기 음파 신호의 시간 차이를 이용하여 상기 2개의 PRU와의 수신각을 각각 산출하는 단계; 및
    (c) 산출된 상기 2개의 PRU와의 수신각, 데이터베이스에 기 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값, 및 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 이용하여 위치를 추정하는 단계
    를 포함하고, 상기 PRU의 위치값은 수상에서 상기 2개의 PRU 주위를 '8'자 또는 'X'자 형태로 이동하면서 그 이동 경로 상의 적어도 3개 이상의 위치에서의 거리값을 측정하고, 그 측정한 거리값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서, 상기 수신각은,
    수학식
    Figure 112010083597614-pat00009
    에 의해 구하고, 여기서, 상기 C는 수중 운동체에서 PRU까지의 음속값을 나타내고, 상기 d는 선배열 음향센서의 각 센서 간의 거리를 나타내며, 상기 △t는 각 센서에 수신되는 음파 신호의 시간 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 추정된 위치값 (X, Y)는,
    수학식
    Figure 112010083597614-pat00010
    에 의해 구하고, 여기서, 상기 D는 상기 2개의 PRU 간의 거리값을 나타내고, 상기 φ1, φ2는 산출된 상기 수신각을 나타내는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 2개의 PRU 간의 거리값은, 데이터베이스에 저장된 상기 2개의 PRU의 위치값으로부터 연산되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법.
  13. 제8 항에 있어서,
    (d) 추정된 상기 위치가 목표 이동 경로 상에 위치하는지를 확인하여 그 확인한 결과로 목표 이동 경로 상에 위치하지 않으면 수중 운동체의 위치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 위치를 추정하기 위한 방법.
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