KR101180330B1 - 이동형 수상 노드의 자동 운전방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수상에서 이동가능한 수상 노드의 자동 운전방법에 관한 것이다.
본 발명은 수상에 위치한 이동형 수상 노드에서 지상에 위치한 관리자 서버로부터 목적지 GPS 좌표 및 미션을 포함한 요청정보를 무선통신망을 통해 수신하는 수신단계; 상기 수상 노드에서 자신의 현재 GPS 좌표를 미리 설정된 주기로 계측하고 상기 계측된 현재 GPS 좌표로부터 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향 및 거리를 계산하는 계산단계; 상기 계산된 방향 및 거리를 이용하여 상기 수상 노드를 상기 목적지 GPS 좌표로 이동시키는 이동단계; 상기 수상 노드가 목적지 GPS 좌표에 도달하면 적어도 하나의 수중정보 수집센서를 이용하여 수중정보를 수집하는 수집단계; 및 상기 수집된 수중정보를 상기 수상 노드의 고유 번호(ID)와 함께 상기 관리자 서버로 상기 무선통신망을 통해 회신하는 회신단계; 를 포함한다.

Description

이동형 수상 노드의 자동 운전방법{AUTO OPERATING METHOD FOR NODE MOVABLE ON THE WATER}
본 발명은 수상에서 이동가능한 수상 노드에 관한 것으로서, 특히 외부로부터 무선통신을 통해 목적지의 GPS(Global Positioning System) 좌표를 수신하고 그 수신된 GPS 좌표로 수상에서 이동하여 수중정보를 수집할 수 있는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법에 관한 것이다.
무선 센서네트워크(WSN:Wireless Sensor Network)는 공간적으로 분산된 다수의 무선 노드들로 구성되며, 각 노드는 소형장치로서 주변의 조건들을 감지하는 센싱기능, 감지데이터를 처리하는 처리기능, 센서 정보 혹은 처리결과를 다른 노드로 송수신하는 무선 통신기능을 갖는다. 따라서, 각 노드는 센서와 소형 마이크로컨트롤러, 그리고 무선(RF:Radio Frequency)트랜시버 혹은 무선 통신장치, 배터리와 같은 무선 에너지원을 갖는다. 때로는 주변 환경이나 노드 자체를 제어하기 위한 액추에이터가 노드에 부착되기도 한다.
이러한 무선 센서네트워크(WSN)는 노드들이 갖는 센싱, 통신, 처리, 액추에이터 기능 등을 이용하여 온도, 소리, 진동, 압력, 동작, 오염 정도 등 다양한 물리적 혹은 환경적 조건들을 협력적으로 감시하고 관리하는데 활용된다. 특히, 세계적으로 환경문제가 이슈화되면서 수자원 환경에 무선 센서네트워크를 도입하는 사례가 점차 늘고 있다.
수자원 환경감시에 도입된 무선 센서 네트워크의 경우 지상과는 달리 다수의 센서 노드들을 수중에 위치해야 하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 센서를 수중에 설치하고 관리하는데 많은 어려움이 있다. 수자원 환경에서는 센서를 수중에 설치해야 하므로 설치에 어려움이 있고 유속이 빠르거나 수심이 깊은 지역에서는 전문인력이 필요하며 많은 시간이 소요된다.
둘째, 일반적으로 수중센서는 방수, 수식, 불순물 유입, 수압 등의 방지기능을 가져야 하므로 일반 센서들에 비해 매우 고가이며 수중정보를 수집하기 위해서는 수중에 골고루 센서들을 많이 배치해야 하므로 막대한 비용이 초래된다.
셋째, 수자원 환경에서는 센서들이 고정되어 있기 때문에 센서가 배치된 위치 이외의 다른 위치에서는 모니터링이 당장 불가능하다. 다른 새로운 위치에서의 모니터링을 위해서는 센서를 새로 설치해야 하는 번거로움이 있다.
넷째, 중간 노드의 고장으로 인한 통신불능이 발생하면 네트워크로부터 다수의 센서들이 고립될 수 있다.
따라서, 해당 기술분야에서는 수상에 센서를 설치하고 이동시켜 넓은 지역에서 수중정보를 수집할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 수상에서 원하는 위치로 이동시켜 넓은 지역에서 수중정보를 수집할 수 있도록 하기 위한 이동형 수상 노드의 자동 운전방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 수중에 물리적으로 분리되어 설치된 다수의 수중센서와 음파통신을 수행하여 중간 노드로서 지상의 관리자 서버와 연결하도록 하기 위한 이동형 수상 노드의 자동 운전방법을 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 적은 비용으로 넓은 수자원 환경에 대한 수중정보를 수집할 수 있도록 하기 위한 이동형 수상 노드의 자동 운전방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동형 수상 노드의 자동 운전방법은,
수상에 위치한 이동형 수상 노드에서 지상에 위치한 관리자 서버로부터 목적지 GPS 좌표 및 미션을 포함한 요청정보를 무선통신망을 통해 수신하는 수신단계; 상기 수상 노드에서 자신의 현재 GPS 좌표를 미리 설정된 주기로 계측하고 상기 계측된 현재 GPS 좌표로부터 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향 및 거리를 계산하는 계산단계; 상기 계산된 방향 및 거리를 이용하여 상기 수상 노드를 상기 목적지 GPS 좌표로 이동시키는 이동단계; 상기 수상 노드가 목적지 GPS 좌표에 도달하면 적어도 하나의 수중정보 수집센서를 이용하여 수중정보를 수집하는 수집단계; 및 상기 수집된 수중정보를 상기 수상 노드의 고유 번호(ID)와 함께 상기 관리자 서버로 상기 무선통신망을 통해 회신하는 회신단계; 를 포함한다.
이때, 상기 계산단계는, 상기 현재 GPS 좌표에서 진북방향으로의 방향벡터를 검출하는 단계; 상기 현재 GPS 좌표에서 상기 수상 노드의 진행방향에 대한 방향벡터 및 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향벡터를 각각 계산하는 단계; 상기 진북방향의 방향벡터와 상기 수상 노드의 진행방향에 대한 방향벡터 간의 방향각 차이(θB) 및 상기 진북방향의 방향벡터와 상기 현재 GPS 좌표로부터 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향벡터 간의 방향각 차이(θT)를 각각 계산하는 단계; 및 상기 방향각 차이(θT-θB)를 이용하여 상기 현재 GPS 좌표에서 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향을 계산하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 이동단계는, 상기 방향각 차이(θT-θB)가 미리 설정된 범위 이내가 될 때까지 상기 수상 노드의 방향을 선회시키는 방향 선회단계; 및 상기 방향각 차이(θT-θB)가 미리 설정된 범위 이내가 되면 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표 간의 거리가 미리 설정된 범위 이내가 될 때까지 상기 수상 노드를 이동시키는 거리 이동단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동단계는, 상기 수상 노드의 방향 선회단계 및 거리 이동단계를 미리 설정된 주기에 따라 순차적으로 반복수행하면서 상기 수상 노드를 상기 목적지 GPS 좌표로 이동시키는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 이동단계는 상기 수상 노드에서 선회 및 이동에 따라 미리 설정된 주기로 상기 선회 방향 및 이동 좌표를 상기 관리자 서버로 전송하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 수집단계는 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표 간의 거리가 미리 설정된 범위가 되는지를 판단하고 상기 범위가 되는 경우에 수중정보를 수집한다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 수상 노드 및 관리자 서버는 CDMA 망을 이용하여 상호 정보를 송수신함이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 수집단계는 상기 적어도 하나의 수중정보 수집센서 중 상기 수상 노드로부터 물리적으로 분리되어 수중에 설치된 일부 수중정보 수집센서와 음파신호를 송수신하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 회신단계는 상기 일부 수중정보 수집센서로부터 수신되는 음파신호를 상기 관리자 서버용 신호로 변환하여 상기 관리자 서버로 전송함이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기한 자동 운전방법은, 상기 수집단계 이후에, 상기 수상 지역에 대한 미리 저장된 전자지도에 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표를 매핑시키는 단계를 더 포함하고, 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표가 매핑된 전자지도를 상기 관리자 서버로 전송함이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 자동 운전방법은 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명에서는 수중정보를 수집할 수 있는 센서를 수상 노드에 부착하여 원하는 목적지로 자유롭게 이동시키고 그 목적지에서의 수중정보를 수집할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 수상 노드를 원격지에서 목적지로 이동시키고 그 목적지 및 이동경로를 모니터링할 수 있으므로 관리의 편의성을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 센서를 수중에 고정하는 기존의 기술과는 달리 수상에서 이동시킬 수 있으므로 다양한 위치에서 수중정보를 수집할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 고정배치되는 센서에 비해 설치 및 관리비용이 적고 수상 노드에서 다양한 종류의 센서를 교체하여 설치가능하므로 적은 비용으로 넓은 수자원 환경에서 다양한 종류의 수중정보를 수집할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동형 수상 노드의 자동 운전 시스템.
도 2는 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 자동 운전을 위한 상태 전이도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수중정보 수집센서의 위치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 선호 및 이동을 설명한 개념도.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동형 수상 노드의 자동 운전을 위한 개략적인 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동형 수상 노드(100)는 수상에서 위치하며 수상에서 선회 및 이동이 가능하다. 본 발명에서 이러한 수상 노드(100)는 예컨대 보트(boat) 등으로 구현될 수 있다. 이러한 이동형 수상 노드(100)는 지상에 있는 관리자 서버(200)와 무선통신을 통해 각종 정보를 송수신한다. 바람직하게는 코드분할다중접속(CDMA:code division multi access)망을 이용하고 이를 위하여 기지국(210)을 포함할 수 있다. 본 발명의 이동형 수상 노드(100)는 하나 이상 마련될 수 있고 이들 각각의 수상 노드(100)에는 고유번호(ID)가 할당된다. 따라서, 관리자 서버(200)는 수상 노드(100)별 고유번호(ID)를 확인하여 어느 수상 노드(100)와 통신하는지를 확인할 수 있다.
관리자 서버(200)는 무선통신망을 통해 이동형 수상 노드(100)로 목적지 GPS 좌표 및 미션을 포함한 요청정보를 전송하고, 수상 노드(100)는 그 요청에 맞게 미션을 수행한 후 미션 수행결과를 다시 무선통신망을 통해 관리자 서버(200)로 회신한다. 이러한 미션은 바람직하게는 수중정보 수집을 포함한다.
이러한 이동형 수상 노드(100)는 수상에서 자유롭게 선회 및 이동이 가능하므로 관리자 서버(200)에서 요청한 미션에 따라 원하는 목적지로 자동으로 이동하고 해당 목적지에서 주어진 미션을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 이동형 수상 노드(100)는 무선통신부(110), GPS모듈(120), 방향검출부(130), 제어부(140), 구동부(150) 및 적어도 하나의 수중정보 수집센서(160)를 포함한다. 한편, 본 발명의 다른 실시 예에서 상기한 이동형 수상 노드(100)는 매핑부(170) 및 데이터베이스(DB)(180)를 더 포함할 수 있다.
무선통신부(110)는 지상의 관리자 서버(200)와 무선통신을 수행한다. 특히, 무선통신부(110)는 관리자 서버(200)로부터 목적지 GPS 좌표 및 미션을 포함한 요청정보를 수신하고, 후술하는 각 수중정보 수집센서(160)에서 수집한 수중정보 및 수상 노드(100)의 고유번호(ID)를 관리자 서버(200)로 전송한다.
GPS모듈(120)은 다수의 GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 위성신호를 수신하는 GPS 수신기(미도시)를 포함하며, GPS 위성신호를 이용하여 미리 설정된 주기에 따라 이동형 수상 노드(100)의 현재 GPS 좌표를 측위한다.
방향검출부(130)는 수상 노드(100)의 진행방향을 검출한다. 여기서, 방향검출부(140)는 바람직하게는 측위된 GPS 좌표를 이용하여 진북방향을 우선 검출하고 이러한 진북방향에 대한 수상 노드(100)의 진행방향을 검출한다. 이러한 방향검출부(140)는 예컨대 자이로 센서를 포함할 수 있다.
제어부(140)는 현재 GPS 좌표로부터 목적지 GPS 좌표로의 방향 및 거리를 계산한다. 예컨대, 본 발명의 일례에서 수상에서는 고도(z축) 좌표가 실질적으로 동일하므로 동경 및 북위(x-y) 좌표를 이용하여 방향 및 거리를 계산할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 상기 방향은 진북방향에 대한 방향각으로 구해질 수 있다. 즉, 측위된 GPS 좌표에서의 진북방향에 대한 목적지 GPS 좌표로의 방향각으로 계산될 수 있다. 또한, 제어부(140)는 수상 노드(100)의 전반적인 동작을 제어하며 수중 노드(100)의 선회 및 이동을 위하여 후술하는 구동부(150)의 동작을 제어한다.
구동부(150)는 수상 노드(100)를 구동시켜 수상에서 선회 및 이동시킨다. 특히 구동부(150)는 현재 GPS 좌표에서 수상 노드(100)가 목적지 GPS 좌표의 방향으로 향하도록 수상에서 선회시킨 후, 그 목적지 GPS 좌표로 도달할 수 있도록 수상에서 수상 노드(100)를 이동시키는 기능을 수행한다.
수중정보 수집센서(160)는 적어도 하나 이상 구비되며 수중정보를 수집한다. 이러한 수중정보 수집센서(160)는 센서 인터페이스를 통해 제어부(140)와 연결되며 수집하고자 하는 수중정보의 종류에 따라 원하는 센서를 선택하여 수상 노드(100)에서 교체 및 결합할 수 있다. 또한, 수중정보 수집센서(160)는 제어부(140)로부터 출력되는 수집신호에 따라 수중정보의 수집을 시작한다. 예컨대, 제어부(140)가 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표가 일치하는지를(또는 오차범위 내에 드는지를) 실시간으로 확인하여 수상 노드(100)가 목적지 GPS 좌표에 도달하였는지를 판단하고 목적지 GPS 좌표에 도착한 것으로 판단하면 수중정보 수집센서(160)로 수집신호를 출력한다. 다른 예로, 제어부(160)는 내부 프로그램에 따라 수상 노드(100)가 목적지 GPS 좌표로 이동하는 중에도 수중정보 수집센서(160)로 수집신호를 출력할 수도 있다.
한편, 매핑부(170)는 데이터베이스(DB)(180)에 미리 저장되어 있는 특정 수상지역에 대한 전자지도에 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표를 매핑시키는 기능을 수행한다. 이때, 무선통신부(110)는 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표가 매핑된 전자지도를 지상의 관리자 서버(200)로 전송한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 수상 노드(100)는 각 기능부에 전원을 공급하는 전원부(미도시)를 포함한다. 이러한 전원부는 예컨대 배터리, 발전기 등으로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 이동형 수상 노드의 자동 운전을 위한 상태 전이도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수상 노드(100)는 초기에 대기모드(Idle Mode)(S10)에서 지상의 관리자 서버(200)로부터 요청신호가 수신되기를 기다린다.
이후에 관리자 단말(200)로부터 목적지 GPS 좌표 및 미션을 포함한 요청정보가 수신되면 검색모드(Search Mode)(S20)로 상태가 전이되어 목적지 GPS 좌표를 검색한다. 이때, 구체적으로는 자신의 현재 GPS 좌표 및 진행방향을 계산하고, 나아가 현재 GPS 좌표로부터 목적지 GPS 좌표로의 방향 및 거리를 계산한다.
계속해서, 검색모드(S20)에서의 임무가 완료되면 선회모드(Turn Mode)(S30)로 상태가 전이되어 상기에서 계산된 목적지 GPS 좌표의 방향으로 수상 노드(100)의 방향을 선회한다.
이와 같이, 목적지 GPS 좌표로 수상 노드(100)의 방향 선회가 완료되면 이동모드(Run Mode)(S40)로 상태가 전이되어 구동부(150)를 동작시켜 수상 노드(100)를 목적지 GPS 좌표로 이동시킨다.
수상 노드(100)가 목적지 GPS 좌표에 도착하면 미션모드(Mission Mode)(S50)로 상태가 전이되어 주어진 미션을 수행한다. 이러한 미션에는 예컨대 수중정보 수집 및 그 수집결과의 전송을 포함할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기한 검색모드(S20), 선회모드(S30), 이동모드(S40) 및 미션모드(S50) 각각에서는 필요에 따라 대기모드(S10)로 상태가 전이될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수중정보 수집센서의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 수중정부 수집센서(160)는 선택적으로 수상 노드(100)에 설치되거나 또는 수상 노드(100)로부터 물리적으로 분리되어 수중에 설치될 수 있다. 이 경우, 수상 노드(100)에 연결된 수중정보 수집센서(161)와는 달리 수중에 설치된 다수의 수중정보 수집센서(162)와는 음파신호를 이용한 통신을 수행하여 수중정보를 수집하도록 한다. 이를 위하여, 본 발명의 다른 실시 예에서 수상 노드(100)는 수중에 설치된 수중정보 수집센서(162)의 음파신호를 관리자 서버(200)를 위한 신호로 변환하고 반대로 관리자 서버(200)를 위한 신호를 음파신호로 변환하여 수중정보 수집센서(162)와 관리자 서버(200)를 상호 연결하는 게이트웨이모듈(320)을 더 포함함이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 선호 및 이동과정을 보이는 도면이다. 우선, 이동형 수상 노드(100)는 초기에 현재 GPS 좌표(B1)를 측위하고 그 측위된 현재 GPS 좌표(B1)를 기준으로 수상 노드(100)의 진행방향(θB1)을 검출한다. 이후, 현재 GPS 좌표(B1)를 기준으로 하여 목적지 GPS 좌표(T)까지의 방향(θT1) 및 거리(L1)를 계산한다. 여기서, 상기 각각의 방향(θB1,θT1)은 진북방향을 기준으로 한 방향각으로 표시됨이 바람직하다.
다음으로, 초기의 현재 GPS 좌표(B1), 그 좌표(B1)에서의 보트(200)의 진행방향(θB1), 목적지 GPS 좌표(T)까지의 방향(θT1) 및 거리(L1)를 이용하여 수상 노드(100)의 방향을 선회시킨다. 이러한 방향 선회는 수상 노드(100)를 수상에서 회전운동시켜 상기한 진행방향(θB1)과 목적지 GPS 좌표(T)까지의 방향(θT1) 간의 차이가 미리 설정된 범위가 되도록 한다. 바람직하게는 이러한 범위를 ±15˚가 되도록 한다. 상기 설정된 범위가 되면 구동부(150)를 이용하여 수상 노드(100)를 목적지 GPS 좌표(T)로 이동시킨다.
한편, 목적지 GPS 좌표(T)로의 이동 중에 미리 설정된 주기에 따라 현재 GPS 좌표(B2), 그 좌표(B2)에서의 보트(200)의 진행방향(θB2) 및 목적지 GPS 좌표(T)까지의 방향(θT2), 거리(L2)를 다시 계산하여 수상 노드(100)를 선회 및 이동시킨다. 이와 같이 이동 중에 이러한 과정들을 반복하여 최종적으로 목적지 GPS 좌표(T)에 도달하도록 한다.
여기서, 주의할 것은, 수상 노드(100)의 선회 및 이동은 순차적으로 수행할 수도 있고, 동시에 독립적으로 수행할 수도 있다. 다시 말하면, 목적지 GPS 좌표의 방향으로 수상 노드(100)를 먼저 선회시킨 후 목적지 GPS 좌표로 이동시킬 수도 있고, 수상 노드(100)의 방향을 선회시키면서 이동시킬 수도 있다.
상기한 본 발명에 따른 이동형 수상 노드의 자동 운전방법은 수신된 목적지 GPS 좌표로 수상 노드를 수상에서 자동으로 이동시키고 수중정보의 수집과 같은 미션을 자동으로 수행하도록 한다. 물론 목적지 GPS 좌표로 이동중에도 이러한 미션들의 수행이 가능하다. 또한, 수중정보 수집센서(160) 중 일부가 수상 노드(100)와 물리적으로 분리되어 수중에 설치되는 경우 수상 노드(100)는 그 분리설치된 수중정보 수집센서와 음파신호를 이용한 통신을 수행하여 지상의 관리자 서버(200)로 중계하는 중계 노드로서의 역할도 수행할 수 있다. 이러한 수상 노드(100)는 원격지에서의 명령에 따라 자동 운전이 가능하므로 넓은 수상지역으로 자유롭게 이동하여 많은 위치에서 물리량을 측정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
무선 센서네트워크(WSN)의 각 노드들이 갖는 센싱, 통신, 처리, 액추에이터 기능 등을 이용하여 온도, 소리, 진동, 압력, 동작, 오염 정도 등 다양한 물리적 혹은 환경적 조건들을 협력적으로 감시하고 관리하는데 활용된다. 특히, 세계적으로 환경문제가 이슈화되면서 수자원 환경에 무선 센서네트워크를 도입하는 사례가 점차 늘고 있다. 그런데, 수중환경에 대한 무선 센서가 고정이므로 설치 및 관리에 어려움이 있어 수중정보의 수집에 제약이 따른다.
이러한 측면에서 볼 때, 본 발명의 이동형 수상 노드의 자동 운전방법은 원격지에서 수상 노드를 자동으로 이동시킬 수 있고 넓은 지역에서 다양한 수중정보를 수집할 수 있다는 점에서 수자원 환경에 대한 정보 수집에 매우 유용하게 적용될 수 있다.
100 : 수상 노드 110 : 무선통신부
120 : GPS 모듈 130 : 방향검출부
140 : 제어부 150 : 구동부
160 : 수중정보 수집센서 170 : 매핑부
180 : 데이터베이스(DB) 200 : 관리자 서버

Claims (10)

  1. 수상에 위치한 이동형 수상 노드에서 지상에 위치한 관리자 서버로부터 목적지 GPS 좌표 및 미션을 포함한 요청정보를 무선통신망을 통해 수신하는 수신단계;
    상기 수상 노드에서 자신의 현재 GPS 좌표를 미리 설정된 주기로 계측하고 상기 계측된 현재 GPS 좌표로부터 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향 및 거리를 계산하는 계산단계;
    상기 계산된 방향 및 거리를 이용하여 상기 수상 노드를 상기 목적지 GPS 좌표로 이동시키는 이동단계;
    상기 수상 노드가 목적지 GPS 좌표에 도달하면 적어도 하나의 수중정보 수집센서를 이용하여 수중정보를 수집하는 수집단계; 및
    상기 수집된 수중정보를 상기 수상 노드의 고유 번호(ID)와 함께 상기 관리자 서버로 상기 무선통신망을 통해 회신하는 회신단계; 를 포함하고,
    상기 계산단계는,
    상기 현재 GPS 좌표에서 진북방향으로의 방향벡터를 검출하는 단계;
    상기 현재 GPS 좌표에서 상기 수상 노드의 진행방향에 대한 방향벡터 및 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향벡터를 각각 계산하는 단계;
    상기 진북방향의 방향벡터와 상기 수상 노드의 진행방향에 대한 방향벡터 간의 방향각 차이(θB) 및 상기 진북방향의 방향벡터와 상기 현재 GPS 좌표로부터 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향벡터 간의 방향각 차이(θT)를 각각 계산하는 단계;
    상기 방향각 차이(θT-θB)를 이용하여 상기 현재 GPS 좌표에서 상기 목적지 GPS 좌표로의 방향을 계산하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 이동단계는,
    상기 방향각 차이(θT-θB)가 미리 설정된 범위 이내가 될 때까지 상기 수상 노드의 방향을 선회시키는 방향 선회단계;
    상기 방향각 차이(θT-θB)가 미리 설정된 범위 이내가 되면 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표 간의 거리가 미리 설정된 범위 이내가 될 때까지 상기 수상 노드를 이동시키는 거리 이동단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이동단계는,
    상기 수상 노드의 방향 선회단계 및 거리 이동단계를 미리 설정된 주기에 따라 순차적으로 반복수행하면서 상기 수상 노드를 상기 목적지 GPS 좌표로 이동시키는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 이동단계는,
    상기 수상 노드에서 선회 및 이동에 따라 미리 설정된 주기로 상기 선회 방향 및 이동 좌표를 상기 관리자 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수집단계는,
    상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표 간의 거리가 미리 설정된 범위가 되는지를 판단하고 상기 범위가 되는 경우에 수중정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수상 노드 및 관리자 서버는 CDMA 망을 이용하여 상호 정보를 송수신하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수집단계는,
    상기 적어도 하나의 수중정보 수집센서 중 상기 수상 노드로부터 물리적으로 분리되어 수중에 설치된 일부 수중정보 수집센서와 음파신호를 송수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회신단계는,
    상기 일부 수중정보 수집센서로부터 수신되는 음파신호를 상기 관리자 서버용 신호로 변환하여 상기 관리자 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수집단계 이후에,
    상기 수상 지역에 대한 미리 저장된 전자지도에 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표를 매핑시키는 단계를 더 포함하고, 상기 현재 GPS 좌표 및 목적지 GPS 좌표가 매핑된 전자지도를 상기 관리자 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동형 수상 노드의 자동 운전방법.
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