KR101413010B1 - 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법 - Google Patents

무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101413010B1
KR101413010B1 KR1020120140156A KR20120140156A KR101413010B1 KR 101413010 B1 KR101413010 B1 KR 101413010B1 KR 1020120140156 A KR1020120140156 A KR 1020120140156A KR 20120140156 A KR20120140156 A KR 20120140156A KR 101413010 B1 KR101413010 B1 KR 101413010B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
uuv
originating
receiving
sensors
Prior art date
Application number
KR1020120140156A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140072532A (ko
Inventor
신용구
김찬기
김진현
이기현
이계홍
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020120140156A priority Critical patent/KR101413010B1/ko
Publication of KR20140072532A publication Critical patent/KR20140072532A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101413010B1 publication Critical patent/KR101413010B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/04—Adaptation for subterranean or subaqueous use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템은 도크 스테이션(10)에 구비된 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22) 및 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)의 RF타입 도킹 안테나(20)와, UUV(40,Unmanned Underwater Vehicle)에 구비된 제1 수신센서(51)와 제2 수신센서(52)의 RF타입 UUV 센서(50)로 구성되고, 제1 수신센서(51)내지 제4 수신센서(54)에서 제1 수신센서(51) 또는 제2 수신센서(52)까지 xy평면상에 투영된 가상의 벡터로부터 UUV(40)의 거리가 계산함으로싸 해수환경에 맞춰 전자기파 특성이 보정(Calibration)될 수 있고, 이를 통해 UUV(40)의 회수작업이 항상 정확하면서 안전하게 수행되는 특징을 갖는다.

Description

무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법{Unmanned Underwater Vehicle Recovery System and Underwater Recovery Method thereof}
본 발명은 무인 수중 운동체 수중 회수에 관한 것으로, 특히 복수의 안테나 패턴과 해수특성이 고려된 전자기파 특성을 이용함으로써 도크 스테이션에 대한 회수 거리가 항상 정확하게 측정될 수 있는 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법에 관한 것이다.
일반적으로 삼각망측량(Triangulated Network Surveying)은 기준점 위치결정을 위한 측량 기법으로서, 측점들 간의 관측 망을 삼각형 형태로 구성하고 측선의 길이와 측선 간의 각을 관측하여 측점의 좌표를 계산 하는 기법을 의미한다.
이러한 삼각망측량(Triangulated Network Surveying)은 측점 간의 관측계획을 삼각망 형태로 구성하여 측선 간의 각도만을 관측 하여 좌표를 결정하는 삼각측량기법과, 측점 간의 관측계획을 삼각망 형태로 구성하여 측선 거리만을 관측하여 좌표를 결정하는 삼변측량기법으로 구분된다.
그러므로, 수중 공간에서 움직이는 수중 운동체의 위치좌표가 정확히 계산되기 위해선 삼각망측량(Triangulated Network Surveying)이 적용될 수 있다.
특히, 수중 운동체인 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)는 무인 잠수함으로서 군사적인 임무나 과학적 임무가 수행된 후 안전하게 회수되어야 하고, 회수를 위해 도크 스테이션(Dock Station)이 이용됨으로써 도크 스테이션(Dock Station)과 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)사이의 거리에 대한 정확도와 신뢰도가 정밀하게 확보되어야 한다.
이를 위해, 도크 스테이션과 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)사이에서는 삼각망측량(Triangulated Network Surveying)의 한 기법인 삼변측량기법이 적용되고, 삼변측량기법을 통해 도크 스테이션(Dock Station)에 대한 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 거리가 신뢰도 있게 계산될 수 있다.
그러므로, UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 수중 회수 시스템은 삼변측량기법을 기반으로 하고, 이를 위해 전자기파가 이용되고 있다.
국내특허공개 10-2012-0089977(2012년08월16일)
상기 특허문헌은 무인항해와 접근 물체 감지를 위한 다수의 센서들과 함께 정보 수집과 처리 및 선체의 자세 제어가 수행되는 제어부가 구비됨으로써, 잠수함 수중 항해와 귀환 항해가 수행되고 특히 도크 진입이 안전하게 수행될 수 있고, 특히 도크 진입 여부를 판단하고, 도크진입을 위한 거리 조정이 반복 조정되도록 RF신호세기가 이용되는 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 한 예를 나타낸다.
하지만, 도크 스테이션(Dock Station)과 서로 주고받는 전자기파는 해수환경에 따라 그 특성이 전혀 다르게 변화되고, UUV(Unmanned Underwater Vehicle)가 회수되는 수중 공간의 해수환경도 항상 변화됨으로써, UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 안전한 회수에서는 무엇보다도 전자기파 특성이 해수환경에 최적으로 맞춰질 수 있는 기술이 중요할 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 복수의 안테나 패턴과 해수특성이 고려된 전자기파 특성을 이용함으로써 도크 스테이션(Dock Station)에 대한 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 회수 거리가 항상 정확하게 측정될 수 있는 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템은 평면상에서 서로 90도 각도로 배열된 4개의 발신센서로 이루어지고, 수중공간상에서 도넛모양으로 RF를 방사하는 도킹 안테나와;
도크 스테이션으로 수거되는 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)에 구비되고, 상기 도킹 안테나로부터 상기 UUV의 거리가 계산되도록 상기 4개의 발신센서에서 송신되는 RF를 수신하는 2개의 수신센서; 가 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 4개의 발신센서는 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수평하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구성되고, 상기 2개의 수신센서는 제1 수신센서와, 상기 제1 수신센서에 대해 후방으로 위치된 제2 수신센서로 구성된다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 방법은 자동유도(Homing)가 수행되면, 적어도 4개의 RF 발신센서를 통해 수중공간에 방사되는 송신패턴이 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)에 구비된 적어도 2개의 RF 수신센서가 수신하고, 도크 스테이션에서 상기 UUV의 위치정보가 검출되는 UUV 위치검출단계;
상기 UUV의 위치정보가 상기 UUV에 구비된 2개의 RF 수신센서를 이용해 보정되고, 보정된 위치정보로부터 상기 UUV의 수거 패턴을 산출하는 안테나 패턴 오차 보정단계;
상기 UUV의 수거 패턴이 수거 케이스와 비 수거 케이스로 구분되고, 상기 수거 케이스일 때 상기 UUV를 상기 도크 스테이션으로 수거하며, 상기 비 수거 케이스일 때 상기 수거 케이스에 일치되도록 재 조정이 이루어지는 UUV 회수단계;가 포함된 것을 특징으로 하는 한다.
상기 UUV 위치검출단계에서, 상기 4개의 발신센서는 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구성되고; 상기 2개의 수신센서는 제1 수신센서와, 상기 제1 수신센서에 대해 후방으로 위치된 제2 수신센서로 구성된다.
상기 제1 발신센서 및 상기 제2 발신센서와, 상기 제3 발신센서 및 상기 제4 발신센서에서 상기 제1 수신센서나 상기 제2 수신센서가 이어지는 가상의 벡터를 투영한 길이로부터 상기 위치정보가 검출된다.
상기 안테나 패턴 오차 보정단계에서, 상기 위치정보의 보정은 상기 4개의 발신센서와 상기 2개의 수신센서가 측정한 상기 위치정보로부터 상기 UUV의 거리가 계산되고, 계산된 상기 UUV의 거리에 전자기파 특성을 변화시키는 해수환경이 고려된다.
상기 UUV 회수단계에서, 상기 수거 케이스는 상기 4개의 발신센서를 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구분하고, 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단하고, 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단한 다음, 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값이 서로 일치되는 반면 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않는 경우이다.
상기 UUV 회수단계에서, 상기 비 수거 케이스는 상기 4개의 발신센서를 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구분하고, 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단하고, 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단한 다음, 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않고 또한 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않는 경우이다.
상기 비 수거 케이스의 재조정은 상기 UUV의 위치 검출을 위한 제어 입력값을 변화시켜 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값과 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값의 차이가 줄어들도록 각각 조정하고, 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않더라도 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값이 서로 일치되면, 상기 수거 케이스로 전환된다.
이러한 본 발명은 복수의 안테나 패턴과 전자기파 특성을 이용해 도크 스테이션(Dock Station)에 대한 거리가 항상 정확하게 측정됨으로써, 도크 스테이션(Dock Station)을 통한 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 회수 작업 안전성과 신뢰도가 크게 높아지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 해수특성이 고려된 전자기파 특성을 이용함으로써 해수환경이 변화되더라도 별도의 방법이나 기기 추가 없이 도크 스테이션(Dock Station)을 통한 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)의 회수 작업이 편리하게 수행되는효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템을 이용한 회수 방법 순서이며, 도 3은 본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템을 이용한 위치 정보 산출 상태이고, 도 4는 본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 상태이며, 도 5는 본 발명의 무인 수중 운동체 수중 회수 조정 상태이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템의 구성을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템은 적어도 1개 이상의 발신센서로 이루어진 도킹 안테나(20)가 구비된 도크 스테이션(10)과, 적어도 1개 이상의 수신센서를 갖춘 무인 수중 운동체(30)가 포함된다.
상기 도크 스테이션(10)은 적어도 1개 이상의 발신센서가 구비된 도킹 안테나(20)를 구비하고, 상기 발신센서는 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22) 및 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)로 구성된다.
상기 제1 발신센서(21)내지 제4 발신센서(24)는 각각 RF센서이다.
한편, 상기 무인 수중 운동체(30)는 수중에서 운용되는 무인 잠수함인 UUV(40,Unmanned Underwater Vehicle)와, UUV(40)에 구비되어 적어도 2개의 UUV센서로 이루어진 UUV 센서(50)로 구성된다.
상기 UUV 센서(50)는 제1 수신센서(51)와, 제1 수신센서(51)에 대해 후방으로 위치된 제2 수신센서(52)로 구성된다.
상기 제1 수신센서(51)와 상기 제2 수신센서(52)는 각각 RF센서이다.
그러므로, 본 실시예에 의한 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템에서는 도킹 스테이션(10)을 이루는 도킹 안테나(20)의 제1 발신센서(21)내지 제4 발신센서(24)와 UUV(40,Unmanned Underwater Vehicle)에 구비된 UUV 센서(50)의 제1 수신센서(51)와 제2 수신센서(52)는 해수환경에 따라 전혀 다른 특성을 보이는 전자기파 특성이 반영된 보정(Calibration)이 수행될 수 있다.
또한, d는 도킹 안테나(20)의 X 방향 직경이고, D는 y축에 대해 정의된 1 발신센서(21)와 제2발신센서(22)중 어느 하나의 센서가 UUV 센서(50)의 제1 수신센서(51)와 제2 수신센서(52)중 제2 수신센서(52)의 앞쪽으로 위치된 제1 수신센서(51)와 형성한 거리이다.
이로부터, RF 센서의 특성상 안테나를 사용하여 전자기파를 주고받게 될 때 안테나의 방사특성에 따른 위치오차의 영향이 제거됨으로써 위치추정이 정확하게 산출될 수 있다.
특히, 위치 추정의 정확성에 영향을 끼치는 방사특성을 갖는 다이폴 안테나가 도킹 안테나(20)로 적용될 경우, 도킹 안테나(20)에서 추정되는 UUV(40)까지의 거리가 정확하게 계산될 수 있다.
한편, 도 2는 본 실시예의 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템을 이용한 회수 방법 순서를 나타낸다.
S10에서 자동유도(Homing)가 수행되면, S20과 같이 UUV와 도크 스테이션의 위치정보가 계산된다.
이를 위해 도킹 안테나(20)의 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22) 및 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)가 XYZ 좌표계에서 정의된다.
이를 도1을 참조하면, XYZ좌표계는 XY가 이루는 X-Y평면을 제1사분면에서 제4사분면으로 구획되고, 이러한 정의로부터 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22)는 한쌍을 이루도록 함께 묶어지고, 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)는 또 다른 한쌍을 이루도록 함께 묶어진다.
일례로, XYZ좌표계에서, y축에 대해 제1 발신센서(21)는 y축의 제1번 센서로 정의되고, 제2 발신센서(22)는 y축의 제2번 센서로 정의되며, 반면 x축에 대해 제3 발신센서(23)는 제3번 센서로 정의되고, 제4 발신센서(23, 24)는 제4번 센서로 정의될 수 있다.
이와 같이 제1 발신센서(21)와 제2발신센서(22)가 yz축에 대해 정의되고, 제3 발신센서(24)와 제4 발신센서(24)가 xz축에 대해 정의되면, 상기 제1 발신센서(21)내지 제4 발신센서(24)로부터 무인 수중 운동체(30)를 잇는 거리가 XZ-YZ 평면상에서 가상의 벡터들로 정의될 수 있고, 상기 가상의 벡터가 투영된 길이가 정의될 수 있다.
일례로, 도킹 안테나(20)가 이상적인 구 형태가 아닌 도넛모양으로 공간으로 퍼져나가는 방사패턴을 가질 때 더욱 유용하다.
S30은 안테나 패턴 오차 보정이 이루어지는 과정이다.
이러한 과정은 도 3에 도시된 바와 같이, 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템에서 해수환경에 따라 전혀 다른 특성을 보이는 전자기파 특성이 반영된 보정(Calibration)이 수행됨을 알 수 있고, 이로부터 도킹 안테나(20)는 UUV(40)에 대한 거리가 정확하게 산출된다.
일례로, XYZ좌표에서 정의된 영역을 참조할 때, UUV(40)와 도크 스테이션(10)과의 위치를 xy평면상에서 y축에 설치된 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22)및 x축에 설치된 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)로부터 화살표로 표시된 도크 스테이션(10)에서 UUV(40)를 잇는 가상의 벡터들이 xy평면상에 투영될 수 있고, 이러한 벡터로부터 길이가 계산될 수 있다.
이로부터, y축에 설치된 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22)의 값에 차이가 생길 경우UUV(40)가 xz평면에서 떨어졌다고 추정될 수 있고, 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)의 값에 차이가 생길 경우 UUV(40)가 yz평면에서 떨어졌다고 추정될 수 있다.
특히, 해수환경에 의한 보정이 이루어져 정확히 계산되는 도킹 안테나(20)와 UUV(40)에 대한 거리 계산 절차는 다음과 같이 이루어진다.
도 1을 참조하여, 제1 수신센서(51)와 제2 수신센서(52)로부터 도크 스테이션(10)에 대해 UUV(40,Unmanned Underwater Vehicle)에 대한 Z축 거리가 산출되는 경우, 다음과 같은 식(1)(2)(3)이 각각 유도될 수 있다.
식(1)
Figure 112012100830346-pat00001
식(2)
Figure 112012100830346-pat00002
식(3)
Figure 112012100830346-pat00003
여기서, δ은 전자기파 특성을 변화시키는 해수환경에 대한 환경변수이고, (SR-ST)로 표현되는 항은 도킹 안테나(20)의 제1 발신센서(21)내지 제4 발신센서(24)나 또는 UUV 센서(50)의 제1 수신센서(51)나 제2 수신센서(52)에 의해 측정되는 값이다.
특히, RBC는 사전에 파악될 수 있는 UUV의 센서간 거리이고, RBC는 도크 스테이션(10)에 배치된 도킹 안테나(20) 사이의 거리보다 도킹 스테이션(10)에서 UUV 센서(50)까지의 거리 D가 충분히 멀 경우 REC = RAC - RAB로 가정될 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서는 상기 식(1)(2)(3)으로부터 환경변수δ과 함께 RAC , RAB가 결정된다.
이로부터, 도킹 안테나(20)에서 추정되는 UUV(40)까지의 거리가 정확하게 계산될 수 있다.도킹 안테나(20)에서 추정되는 UUV(40)까지의 거리가 정확하게 계산된다.
S40은 UUV 위치 패턴 추정이 수행되는 과정이고, 이는 S50의 수거 케이스와 S60의 비 수거 케이스로 구분될 수 있다.
S50의 수거 케이스에서는 S200으로 바로 전환됨으로써 UUV 수거가 즉시 수행된다.
이러한 이유는 도 4의 (가)내지 (라)로 도시된 바와 같이, XYZ좌표계에서 UUV(40)가 x축이나 y축 상에 위치됨에 기인된다.
즉, 제1 발신센서(21)와 제2발신센서(22)의 센서 값이 같고, 제3 발신센서(24)와 제4 발신센서(24)의 센서의 값만 차이가 생기면 UUV(40)가 x축 상에 위치한다고 추정되고, 반대로 제1 발신센서(21)와 제2발신센서(22)의 센서 값만 차이가 생기면 UUV(40)가 y축 상에 위치한다고 추정된다.
이는, 제1 발신센서(21)와 제2발신센서(22) 및 제3 발신센서(24)와 제4 발신센서(24)센서중 센서값 차이가 생긴 제1 발신센서(21)와 제2발신센서(22)나 또는 제3 발신센서(24)와 제4 발신센서(24)도 x, y축에 설치되어 있고, 이러한 배열상태로 인해 센서 값 차이는 안테나 패턴에서 원형인 부분의 값으로 추정될 수 있음에 근거된다.
그러므로, 센서 값에 차이가 있더라도 UUV(40)는 안전하게 수거될 수 있다.
한편, S60의 비 수거 케이스에서는 UUV의 위치가 재 계산된 다음 S50의 수거 케이스를 만족할 때, S200으로 전환됨으로써 UUV 수거가 수행된다.
이러한 비 수거 케이스는 도 5(가)내지 (라)로부터 알 수 있으며, 일례로 XYZ좌표계에서 y축에 설치된 제1 발신센서(21)와 제2발신센서(22)의 센서 값은 물론 x축에 설치된 제3 발신센서(24)와 제4 발신센서(24)의 센서 값도 모두 차이가 나면, 이로부터 UUV(40)는 도크 스테이션(10)의 xz평면 및 yz평면에서 떨어져있다고 추정됨으로써 비 수거 케이스로 판단된다.
S60의 비 수거 케이스는 S70의 UUV 위치정보 재계산과, S80의 UUV와 도크 스테이션의 위치정보 재계산과, S90의 안테나 패턴 오차 재 보정과, S100의 UUV 위치 패턴 추정이 순차적으로 진행된다.
이러한 과정은 전술한 UUV 위치 패턴 추정의 과정과 동일하게 수행되며, 특히 UUV(40)가 도크 스테이션(10)의 xz평면 및 yz평면에서 떨어져있음으로써 z축에서 멀리 떨어질수록 안테나 패턴에 의한 오차가 커지게 되지만, 각 센서 값의 차이가 줄어들도록 제어입력을 줌으로써 z축 상에 UUV(40)가 위치하도록 제어된다.
이러한 제어입력은 도크 스테이션(10)이 UUV(40)를 조정하는 제어명령을 변경해줌으로써 수행되고, 통상 UUV(40)의 무인 운행시 수행되는 과정과 유사하다.
S100의 UUV 위치 패턴 추정이 끝나고 나면, 이로부터 S110의 수거 케이스나 S120의 비 수거 케이스로 다시 판단된다.
S110의 수거 케이스에서는 S200으로 바로 전환됨으로써 UUV 수거가 즉시 수행되고, 반면 S120의 비 수거 케이스는 다시 S60의 단계로 복귀됨으로써 동일한 과정이 반복된다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템은 도크 스테이션(10)에 구비된 제1 발신센서(21)와 제2 발신센서(22) 및 제3 발신센서(23)와 제4 발신센서(24)의 RF타입 도킹 안테나(20)와, UUV(40,Unmanned Underwater Vehicle)에 구비된 제1 수신센서(51)와 제2 수신센서(52)의 RF타입 UUV 센서(50)로 구성되고, 제1 수신센서(51)내지 제4 수신센서(54)에서 제1 수신센서(51) 또는 제2 수신센서(52)까지 xy평면상에 투영된 가상의 벡터로부터 UUV(40)의 거리가 계산함으로싸 해수환경에 맞춰 전자기파 특성이 보정(Calibration)될 수 있고, 이를 통해 UUV(40)의 회수작업이 항상 정확하면서 안전하게 수행될 수 있다.
10 : 도크 스테이션 20 : 도킹 안테나
21,22 : 제1,2 발신센서 23, 24 : 제3,4 발신센서
30 : 무인 수중 운동체 40 : UUV(Unmanned Underwater Vehicle)
50 : UUV 센서 51,52 : 제1,2 수신센서

Claims (11)

  1. 전자기파 특성이 변화되는 해수환경을 갖는 수중공간에 설치된 도크 스테이션;
    평면상에서 서로 90도 각도로 배열된 4개의 발신센서로 이루어지고, 수중공간상에서 도넛모양으로 RF를 방사하는 도킹 안테나와;
    도크 스테이션으로 수거되는 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)에 구비되고, 상기 도킹 안테나로부터 상기 UUV의 거리가 계산되도록 상기 4개의 발신센서에서 송신되는 RF를 수신하는 2개의 수신센서;가 포함되고,
    상기 4개의 발신센서는 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구성되며; 상기 2개의 수신센서는 제1 수신센서와, 상기 제1 수신센서에 대해 후방으로 위치된 제2 수신센서로 구성된 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 수신센서와 상기 제2 수신센서는 상기 UUV의 길이를 따라 배열된 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템.
  5. 자동유도(Homing)가 수행되면, 적어도 4개의 RF 발신센서를 통해 수중공간에 방사되는 송신패턴이 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)에 구비된 적어도 2개의 RF 수신센서가 수신하고, 도크 스테이션에서 상기 UUV의 위치정보가 검출되는 UUV 위치검출단계;
    상기 UUV의 위치정보가 상기 UUV에 구비된 2개의 RF 수신센서를 이용해 보정되고, 보정된 위치정보로부터 상기 UUV의 수거 패턴을 산출하는 안테나 패턴 오차 보정단계;
    상기 UUV의 수거 패턴이 수거 케이스와 비 수거 케이스로 구분되고, 상기 수거 케이스일 때 상기 UUV를 상기 도크 스테이션으로 수거하며, 상기 비 수거 케이스일 때 상기 수거 케이스에 일치되도록 재 조정이 이루어지는 UUV 회수단계;가 포함되고,
    상기 안테나 패턴 오차 보정단계에서, 상기 위치정보의 보정은 상기 4개의 발신센서와 상기 2개의 수신센서가 측정한 상기 위치정보로부터 상기 UUV의 거리가 계산되고, 계산된 상기 UUV의 거리에 전자기파 특성을 변화시키는 해수환경이 고려되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 UUV 위치검출단계에서, 상기 4개의 발신센서는 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구성되고;
    상기 2개의 수신센서는 제1 수신센서와, 상기 제1 수신센서에 대해 후방으로 위치된 제2 수신센서로 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 발신센서 및 상기 제2 발신센서와, 상기 제3 발신센서 및 상기 제4 발신센서에서 상기 제1 수신센서나 상기 제2 수신센서가 이어지는 가상의 벡터를 투영한 길이로부터 상기 위치정보가 검출되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 UUV 회수단계에서, 상기 수거 케이스는 상기 4개의 발신센서를 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구분하고,
    상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단하고, 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단한 다음,
    상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값이 서로 일치되는 반면 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않는 경우인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 방법.
  10. 청구항 5에 있어서, 상기 UUV 회수단계에서, 상기 비 수거 케이스는 상기 4개의 발신센서를 XYZ좌표계의 y축에서 서로 수직하게 배열된 제1 발신센서 및 제2 발신센서와, x축에서 서로 수직하게 배열된 제3 발신센서 및 제4 발신센서로 구분하고,
    상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단하고, 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서가 상기 2개의 수신센서를 이용해 계산된 값이 서로 일치되는지 판단한 다음,
    상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않고 또한 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않는 경우인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 비 수거 케이스의 재조정은 상기 UUV의 위치 검출을 위한 제어 입력값을 변화시켜 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값과 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값의 차이가 줄어들도록 각각 조정하고, 상기 제3 발신센서 및 제4 발신센서의 계산 값이 서로 일치하지 않더라도 상기 제1 발신센서 및 제2 발신센서의 계산 값이 서로 일치되면, 상기 수거 케이스로 전환되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 운동체 수중 회수 방법.
KR1020120140156A 2012-12-05 2012-12-05 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법 KR101413010B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120140156A KR101413010B1 (ko) 2012-12-05 2012-12-05 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120140156A KR101413010B1 (ko) 2012-12-05 2012-12-05 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140072532A KR20140072532A (ko) 2014-06-13
KR101413010B1 true KR101413010B1 (ko) 2014-07-02

Family

ID=51126370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120140156A KR101413010B1 (ko) 2012-12-05 2012-12-05 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101413010B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220055236A (ko) * 2020-10-26 2022-05-03 한국로봇융합연구원 선택적 무인이동체 경로 추적방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100699083B1 (ko) * 2005-04-22 2007-03-27 주식회사 나인티시스템 위치 추정 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100699083B1 (ko) * 2005-04-22 2007-03-27 주식회사 나인티시스템 위치 추정 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220055236A (ko) * 2020-10-26 2022-05-03 한국로봇융합연구원 선택적 무인이동체 경로 추적방법
KR102514921B1 (ko) * 2020-10-26 2023-03-27 한국로봇융합연구원 선택적 무인이동체 경로 추적방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140072532A (ko) 2014-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9183638B2 (en) Image based position determination
CN109029465B (zh) 一种无人艇基于毫米波雷达的跟踪和避障系统
US20190288387A1 (en) Directional antenna tracking method and communication device
US7885765B2 (en) Method and apparatus for estimating behaviors of vehicle using GPS signals
US10627475B2 (en) Pose estimation using radio frequency identification (RFID) tags
CN110727282B (zh) Auv的对接方法、装置及水下对接系统
KR102649597B1 (ko) 무인 비행체를 이용한 신호원의 위치정보 확인 방법 및 장치
KR101473736B1 (ko) 폐루프 기반의 다중 센서 캘리브레이션 장치 및 그 방법
CN109884639B (zh) 用于移动机器人的障碍物探测方法及装置
KR100977246B1 (ko) 순방향 링크 ａｏａ를 이용한 위치 추정 장치 및 방법
CN102043157B (zh) 用于估计对象的位置的设备和方法
US20180149727A1 (en) Position reference system for vessels
CN108051007A (zh) 基于超声波组网和立体视觉的agv导航定位方法
CN113261216B (zh) 用于阵列天线系统的对准测量的系统和方法
KR101413010B1 (ko) 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법
KR101873273B1 (ko) 반 전력 빔 폭을 이용한 3차원 수중 위치 추정 방법
KR20180083174A (ko) 전자전 지원 시스템(Warfare Support System)의 신호도래방위각 측정 장치 및 그 방법
KR101656192B1 (ko) 전자기파를 이용한 3차원 수중 위치 추정 방법
CN110346757B (zh) 基于移动式测量站的抗多径时差定位方法、装置及系统
KR101094990B1 (ko) 수중 환경에서 직교한 안테나를 이용한 동시 지도 작성 기반 위치 인식 방법
JP2021047115A (ja) 位置測定システム
CN214540028U (zh) 一种基于rov的全方位测距系统
CN111289949A (zh) 一种盲区监测雷达测试方法及装置
CN113470342B (zh) 一种自运动估计的方法及装置
CN110989637B (zh) 一种水下航行器对接引导方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for 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: 20170601

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190604

Year of fee payment: 6