KR101413446B1 - Underwater positioning system and method for an underwater tracked vehicle on the quay wall - Google Patents

Underwater positioning system and method for an underwater tracked vehicle on the quay wall Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중에서 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 이동 탐사장치의 위치를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 초음파를 이용한 종래의 위치추적방법은 오차의 범위가 크고, 또한, 현재의 GPS 시스템은 물속에 위치한 대상에는 적용이 불가능하다는 문제를 해결하여, 수중의 목표물에 대하여도 DGPS 시스템에 기반하여 종래의 방법에 비해 더욱 정확한 위치측정이 가능한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법이 제공된다. The present invention relates to a system and method for estimating an underwater position of a track-type underwater moving object, which can accurately grasp the position of a mobile surveying apparatus for conducting a survey on a coastal wall in water in real time. According to the present invention, The position tracking method has a large range of errors and the present GPS system solves the problem that it is impossible to apply to the object located in the water, A system and method for underwater location estimation of trackable underwater moving objects capable of being measured is provided.

Description

안벽면에서 주행하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법{Underwater positioning system and method for an underwater tracked vehicle on the quay wall} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and system for estimating the underwater position of a track type underwater moving object traveling on an inner wall,

본 발명은 수중 이동객체의 위치파악 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 수중에서 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 이동 탐사장치의 위치를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a system and method for locating an underwater moving object, and more particularly, to a system and method for locating an underwater moving object in a water-based moving object which can accurately grasp the position of a moving- Estimation system and method.

종래, 항만 지역에 설치되는 항만 시설 및 방파제와 같은 구조물들은, 안전을 위해 구조물에 균열이나 흠집 등이 발생했는지의 여부를 지속적으로 검사해야 한다.
Conventionally, structures such as harbor facilities and breakwaters installed in the harbor area should continuously inspect whether or not cracks or scratches have occurred on the structure for safety.

이를 위해, 종래에는, 일반적으로, 사람이 직접 물속으로 들어가서 이상이 발생한 부분이 있는지를 육안으로 확인하거나, 또는, 수중카메라를 이용하여 물속 부분을 촬영하고 촬영된 영상을 통해 이상 여부를 판단하였다.
For this purpose, conventionally, in general, a person directly enters the water to check whether there is a part where an abnormality has occurred, or a part of the water is photographed using an underwater camera, and it is judged whether or not there is an abnormality through the photographed image.

그러나 이러한 종래의 방법들은, 사람이 직접 물 속에 들어가서 작업을 수행해야 하므로, 넓은 범위를 검사하기가 어려우며, 또한, 물 밖에서 확인하는 것에 비하여 정확도가 떨어질 수 있다는 문제가 있었다.
However, these conventional methods have a problem that it is difficult to inspect a wide range because a person must go directly into the water to perform an operation, and the accuracy may be lower than that of checking outside of water.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는, 검사자나 촬영자가 직접 잠수하여 작업을 행할 필요 없이, 물속에서 해안 안벽을 따라 이동 가능한 트랙형 수중 이동차량에 카메라를 장착하여, 이러한 이동차량이 안벽을 따라 이동하면서 촬영한 영상을 통해 안벽의 이상유무를 판단하는 방법이 이용되고 있다.
Therefore, in order to solve such a problem, recently, a camera is mounted on a track-type underwater moving vehicle that can move along the coast wall in water, without requiring an examiner or a photographer to directly work and dive, A method of judging the presence or absence of an anomaly of the seam through the images taken while moving is used.

여기서, 상기한 바와 같이 수중 이동차량을 이용하면, 사람이 직접 물속에 들어갈 필요가 없으므로 안벽의 검사작업이 그만큼 용이해지는 장점이 있으나, 그에 대신하여 이러한 수중 이동차량의 위치를 항상 정확하게 파악하고 있어야 한다는 새로운 문제점이 발생하게 된다.
Here, the use of an underwater vehicle as described above has the advantage that it is not necessary for the person to directly enter the water, so that the inspection work of the quay wall is facilitated as much as possible. However, New problems will arise.

상기한 바와 같이 수중 이동차량의 위치를 파악하기 위해, 종래에는, 초음파를 이용한 위치추적 시스템이 많이 사용되었으나, 이러한 초음파를 이용한 위치추적방법은 오차의 범위가 크다는 문제가 있었다.
Conventionally, a position tracking system using an ultrasonic wave has been widely used in order to grasp the position of an underwater vehicle as described above. However, there has been a problem that a range of error is large in the position tracking method using the ultrasonic waves.

또한, 최근 위치추적 및 내비게이션 등에 널리 사용되는 GPS 시스템을 이용하면, 초음파를 이용하는 것에 비하여 오차의 범위가 줄어들어 보다 정확한 위치 측정이 가능하나, 현재의 GPS 시스템은 물속에 위치한 대상에는 적용이 불가능하다는 문제가 있다.
Recently, GPS system widely used for position tracking and navigation has been used to reduce the error range compared to ultrasonic waves. However, the present GPS system can not be applied to objects located in the water .

따라서 상기한 바와 같이, 종래의 수중 이동객체에 대한 위치추적 방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 안벽면에서 주행하는 트랙형 수중 이동객체의 위치를 보다 정확히 파악할 수 있는 새로운 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
Therefore, in order to solve the problem of the conventional position tracking methods for underwater moving objects, it is necessary to provide a new track-type underwater moving object which can more accurately grasp the position of the track- It is desirable to provide a system and method for estimating a position, but a device or a method that satisfies all of such requirements has not yet been provided.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 오차의 범위가 컸던 종래의 초음파를 이용한 수중 위치추적 방법들의 문제점을 해결하여, 오차범위를 감소하여 보다 정확한 측정이 가능한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the conventional methods of tracking an underwater position using an ultrasonic wave having a large error range and to reduce the error range And an object of the present invention is to provide a system and method for estimating the underwater position of a track-type underwater moving object capable of accurate measurement.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 수중의 목표물에 대하여 DGPS 시스템에 기반하여 정확한 위치측정이 가능도록 함으로써, 수중의 측정대상에 대하여는 GPS 시스템을 적용할 수 없었던 종래의 GPS 시스템의 단점을 해결할 수 있는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a GPS system which can solve the disadvantages of the conventional GPS system which can not apply a GPS system to an underwater measurement object by enabling precise position measurement based on the DGPS system for a target in water And to provide a system and method for estimating the underwater position of a track-type underwater moving object.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템에 있어서, 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치되는 부이(buoy); 상기 부이의 수면 위의 상면에 설치되는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈 및 RF 모듈; 상기 부이의 수면 아래의 하면에 설치되는 음향신호 송수신기; 상기 수중 이동차량에 설치되는 심도계 및 트랜스폰더(transponder); 상기 부이와 상기 수중 이동차량으로부터 수신된 정보에 근거하여 상기 수중 이동차량의 정확한 좌표를 추적하는 처리를 수행하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템이 제공된다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an underwater position estimation system of a track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater vehicle moving on a coastal wall through a camera, A buoy installed at an arbitrary point on the inner wall surface; A DGPS (Differential Global Positioning System) module and an RF module installed on the upper surface of the buoy; An acoustic signal transceiver installed on a lower surface of the buoy under the water surface; A depthometer and a transponder installed in the underwater vehicle; And a controller for performing a process of tracking the exact coordinates of the underwater vehicle based on the information received from the vehicle and the submersible vehicle. .

여기서, 상기 DGPS 모듈은, DGPS 시스템을 이용하여 기준점이 되는 상기 부이의 좌표를 얻도록 구성되고, 상기 RF 모듈은, 상기 수중 이동차량과의 통신을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the DGPS module is configured to obtain coordinates of the buoy which becomes a reference point using a DGPS system, and the RF module is configured to perform communication with the underwater vehicle.

또한, 상기 음향신호 송수신기 및 상기 트랜스폰더는, 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 측정하기 위한 음향신호를 서로 주고 받도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the acoustic signal transceiver and the transponder are configured to exchange acoustic signals for measuring the distance between the vehicle and the submersible vehicle.

아울러, 상기 제어부는, 상기 음향신호 송수신기로부터 음향신호를 송신하고, 상기 이동차량의 상기 트랜스폰더에 상기 음향신호가 수신되면, 상기 트랜스폰더를 통하여 반송 음향신호를 상기 음향신호 송수신기로 송신하며, 상기 음향신호 송수신기에 상기 반송 음향신호가 수신되면, 상기 음향신호가 발송된 시간부터 상기 반송 음향신호가 수신되기까지 걸린 시간에 근거하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 계산하는 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
The control unit may transmit a sound signal from the sound signal transceiver and transmit the sound signal to the sound signal transceiver through the transponder when the sound signal is received in the transponder of the moving vehicle, When receiving the carrier acoustic signal from the acoustic signal transceiver, performs a process of calculating the distance between the subsection and the underwater vehicle based on the time taken from when the acoustic signal is transmitted until the carrier signal is received .

더욱이, 상기 제어부는, 상기 심도계로부터 수신된 상기 수중 이동차량이 위치한 수심의 값을 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하고, 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리 및 상기 y 좌표값을 이용하여, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하는 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the control unit may set the y-coordinate value of the underwater vehicle as the value of the water depth at which the underwater moving vehicle received from the depth meter is located, and calculate the distance between the unit and the underwater vehicle and the y- Coordinate calculating means for calculating the x-coordinate of the underwater vehicle using the following equation.

Figure 112012097936168-pat00001

Figure 112012097936168-pat00001

(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)

또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용하여 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법에 있어서, DGPS 모듈과 RF 모듈 및 음향신호 송수신기가 각각 설치된 부이를 수중 이동객체가 작업중인 지역의 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치하는 단계; 상기 DGPS 모듈을 통해 상기 부이의 위치를 수신하여 기준 위치로 설정하는 단계; 상기 음향신호 송수신기를 통하여 상기 수중 이동차량에 음향신호를 전송하는 단계; 상기 수중 이동차량의 트랜스폰더에 상기 음향신호가 수신되면 상기 트랜스폰더를 통하여 수신된 상기 음향신호에 대한 반송 음향신호를 송신하는 단계; 상기 음향신호 송수신기를 통하여 상기 수중 이동차량으로부터의 상기 반송 음향신호를 수신하는 단계; 상기 음향신호의 전송부터 상기 반송 음향신호의 도착까지 걸린 시간을 측정하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리를 구하는 단계; 상기 수중 이동차량에 설치된 심도계로부터 상기 수중 이동차량이 위치한 수심값을 수신하여 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하는 단계; 및 상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리 및 상기 수중 이동차량의 y 좌표값을 이용하여 상기 수중 이동차량의 x 좌표값을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법이 제공된다.
In addition, according to the present invention, there is provided a track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater moving vehicle that carries out a survey on a coastal wall through a camera using the underwater position estimation system of the track- A method for estimating a location, comprising: installing a DGPS module, an RF module, and an acoustic signal transceiver, respectively, at an arbitrary point on a water surface or an inner wall surface of a work area in an underwater moving object; Receiving the position of the buoy through the DGPS module and setting it as a reference position; Transmitting an acoustic signal to the underwater vehicle through the acoustic signal transceiver; Transmitting the acoustic signal for the acoustic signal received through the transponder when the acoustic signal is received in the transponder of the underwater vehicle; Receiving the conveying acoustic signal from the underwater vehicle through the acoustic signal transceiver; Measuring a time taken from the transmission of the acoustic signal to the arrival of the conveying acoustic signal to obtain a distance between the portion and the underwater vehicle; Receiving a water depth value at which the underwater moving vehicle is located from a depth meter installed in the underwater moving vehicle and setting the water depth value as the y coordinate value of the underwater moving vehicle; And obtaining an x-coordinate value of the underwater vehicle using the distance between the part and the underwater vehicle and the y-coordinate value of the underwater vehicle. An estimation method is provided.

여기서, 상기 x 좌표값을 구하는 단계는, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the step of obtaining the x-coordinate value is characterized in that the x-coordinate of the underwater vehicle is calculated by the following equation.

Figure 112012097936168-pat00002

Figure 112012097936168-pat00002

(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)

또한, 본 발명에 따르면, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정 시스템에 있어서, 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치되는 부이; 상기 부이의 수면 위의 상면에 설치되는 DGPS 모듈 및 RF 모듈; 상기 부이의 수면 아래의 하면에 설치되는 음향신호 수신기; 상기 수중 이동차량에 설치된 심도계 및 리스폰더(responder); 상기 수중 이동차량에 음향신호 발신을 명령하는 전기신호를 전송하는 전기신호 발신기; 및 상기 부이와 상기 수중 이동차량으로부터 수신된 정보에 근거하여 상기 수중 이동차량의 좌표를 산출하는 처리를 수행하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정 시스템이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an underwater position estimation system for a track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater vehicle moving along a coastal wall through a camera, Being Buoy; A DGPS module and an RF module installed on an upper surface of the buoy; An acoustic signal receiver installed on a lower surface of the buoy under the water surface; An in-depth meter and responder installed on the underwater vehicle; An electric signal transmitter for transmitting an electric signal instructing to transmit a sound signal to the underwater vehicle; And a controller for calculating the coordinates of the underwater vehicle based on the information received from the vehicle and the sub-vehicle. The underwater position estimation system of the track-like underwater moving object is provided .

여기서, 상기 DGPS 모듈은, DGPS 시스템을 이용하여 기준점이 되는 상기 부이의 좌표를 얻도록 구성되고, 상기 RF 모듈은, 상기 수중 이동차량과의 통신을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the DGPS module is configured to obtain coordinates of the buoy which becomes a reference point using a DGPS system, and the RF module is configured to perform communication with the underwater vehicle.

또한, 상기 리스폰더는, 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 측정하기 위한 음향신호를 송신하고, 상기 음향신호 수신기는, 상기 음향신호를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
The responder also transmits an acoustic signal for measuring the distance between the part and the underwater vehicle, and the acoustic signal receiver is configured to receive the acoustic signal.

아울러, 상기 제어부는, 상기 GPS 시스템의 동기 신호를 이용하여 미리 정해진 시각에 상기 전기신호 발신기를 통하여 상기 수중 이동차량에 전기신호를 송신하고, 상기 수중 이동차량에 상기 전기신호가 수신되면, 상기 수중 이동차량의 상기 리스폰더에서 음향신호를 발신하며, 상기 음향신호 수신기에 상기 음향신호가 수신되면, 상기 음향신호의 발신부터 수신까지 걸린 시간에 근거하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 계산하는 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the control unit transmits an electric signal to the underwater vehicle through the electric signal transmitter at a predetermined time using the synchronization signal of the GPS system, and when the electric signal is received by the underwater vehicle, The distance between the vehicle and the underwater vehicle is calculated based on the time taken from the transmission of the acoustic signal to the reception of the acoustic signal when the acoustic signal is received by the acoustic signal receiver To perform the processing of FIG.

더욱이, 상기 제어부는, 상기 심도계로부터 수신된 상기 수중 이동차량이 위치한 수심의 값을 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하고, 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리 및 상기 y 좌표값을 이용하여, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하는 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the control unit may set the y-coordinate value of the underwater vehicle as the value of the water depth at which the underwater moving vehicle received from the depth meter is located, and calculate the distance between the unit and the underwater vehicle and the y- Coordinate calculating means for calculating the x-coordinate of the underwater vehicle using the following equation.

Figure 112012097936168-pat00003

Figure 112012097936168-pat00003

(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)

또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정 시스템을 이용하여, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법에 있어서, DGPS 모듈과 RF 모듈 및 음향신호 수신기가 각각 설치된 부이를 수중 이동객체가 작업중인 지역의 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치하는 단계; 상기 DGPS 모듈을 통해 상기 부이의 위치를 수신하여 기준 위치로 설정하는 단계; GPS 시스템의 동기 신호를 이용하여 미리 정해진 시각에 전기신호 발신기를 통하여 상기 수중 이동차량에 전기신호를 송신하는 단계; 상기 수중 이동차량에 전기신호가 수신되면 리스폰더를 통하여 상기 부이에 설치된 상기 음향신호 수신기에 음향신호를 송신하는 단계; 상기 음향신호 수신기를 통하여 상기 수중 이동차량으로부터 전송된 음향신호를 수신하는 단계; 상기 음향신호의 전송부터 도착까지 걸린 시간에 근거하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리를 구하는 단계; 상기 수중 이동차량에 설치된 심도계로부터 상기 수중 이동차량이 위치한 수심값을 수신하여 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하는 단계; 및 상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리 및 상기 수중 이동차량의 y 좌표값을 이용하여 상기 수중 이동차량의 x 좌표값을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법이 제공된다.
In addition, according to the present invention, there is provided a track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater moving vehicle that performs survey on a coastal wall through a camera using the underwater position estimation system of the track- A method for estimating an underwater position, the method comprising: installing a DGPS module, an RF module, and an acoustic signal receiver at an arbitrary point on a surface of a water surface or an inner wall of a work area; Receiving the position of the buoy through the DGPS module and setting it as a reference position; Transmitting an electric signal to the underwater vehicle through an electric signal transmitter at a predetermined time using a synchronization signal of the GPS system; Transmitting an acoustic signal to the acoustic signal receiver installed in the subway through a responder when an electric signal is received in the underwater vehicle; Receiving an acoustic signal transmitted from the underwater vehicle through the acoustic signal receiver; Obtaining a distance between the portion and the underwater vehicle based on a time taken from transmission to arrival of the acoustic signal; Receiving a water depth value at which the underwater moving vehicle is located from a depth meter installed in the underwater moving vehicle and setting the water depth value as the y coordinate value of the underwater moving vehicle; And obtaining an x-coordinate value of the underwater vehicle using the distance between the part and the underwater vehicle and the y-coordinate value of the underwater vehicle. An estimation method is provided.

여기서, 상기 x 좌표값을 구하는 단계는, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the step of obtaining the x-coordinate value is characterized in that the x-coordinate of the underwater vehicle is calculated by the following equation.

Figure 112012097936168-pat00004

Figure 112012097936168-pat00004

(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 해안 안벽 검사를 위한 수중 이동차량에 대하여 DGPS 시스템에 기반하여 오차범위를 감소하고 보다 정확한 위치측정이 가능한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
As described above, according to the present invention, there is provided a system and method for underwater position estimation of a track-type underwater moving object capable of reducing an error range and more precise position measurement based on a DGPS system for an underwater moving vehicle for coastal wall screening can do.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용하여 수중 이동객체의 위치를 추적하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용하여 수중 이동객체의 위치를 추적하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a submerged location estimation system of a track-type underwater moving object according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a general configuration of a method for estimating an underwater position of a track-type underwater moving object in which a position of a moving object in a track is tracked using the underwater position estimation system of a track type underwater moving object according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. Fig.
3 is a diagram schematically showing the overall configuration of a submerged location estimation system for a track-type underwater moving object according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a track-type underwater moving object tracking method for tracking the position of a moving object in the water using the underwater position estimation system of the track-type underwater moving object according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3 Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a system and method for estimating an underwater position of a track-type underwater moving object according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 오차의 범위가 컸던 종래의 초음파를 이용한 수중 위치추적 방법의 문제점을 해결하여, DGPS 시스템을 적용하여 보다 정확한 위치측정이 가능한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
That is, the present invention solves the problem of a conventional underwater position tracking method using an ultrasonic wave having a large range of errors as described later, and is capable of performing a more accurate position measurement by applying the DGPS system, Estimation system and method.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 물속에서는 GPS 시스템을 이용한 위치추적이 불가능하였던 기존의 GPS 시스템의 문제점을 해결하여, 수중의 목표물에 대하여도 DGPS 시스템에 기반하여 정확한 위치측정이 가능한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Further, the present invention solves the problem of the conventional GPS system in which it is impossible to track the position using the GPS system in the water as described later, and also provides a track type To a system and method for estimating the underwater position of an underwater moving object.

계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
Referring first to FIG. 1, FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a submerged location estimation system for a track-type underwater moving object according to a first embodiment of the present invention.

즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템(10)은, 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치되는 부이(buoy)(11)와, 상기 부이(11)의 수면 위의 상면에 설치되는 DGPS 모듈(12) 및 RF 모듈(13)과, 상기 부이(11)의 수면 아래의 하면에 설치되는 음향신호 송수신기(14)와, 상기 수중 이동차량(15)에 설치된 심도계(16) 및 트랜스폰더(transponder)(17)와, 상기 부이와 상기 수중 이동차량으로부터 수신된 정보에 근거하여 상기 수중 이동차량의 정확한 좌표를 추적하는 처리를 수행하는 제어부(도시되지 않음)를 포함하여 구성되어 있다.
That is, as shown in FIG. 1, a track-type underwater location estimation system 10 for track-based underwater moving objects according to the first embodiment of the present invention for tracking an accurate position of an underwater vehicle moving on a coastal wall through a camera Includes a buoy 11 installed at an arbitrary point on the water surface or the inner wall surface, a DGPS module 12 and an RF module 13 installed on the upper surface of the water surface of the buoy 11, An acoustic signal transceiver 14 installed on a lower surface of the buoy 11 below the water surface, a depth meter 16 and a transponder 17 installed on the underwater vehicle 15, And a control unit (not shown) for performing processing for tracking the exact coordinates of the underwater vehicle based on the information received from the moving vehicle.

더 상세하게는, 상기한 DGPS(12) 모듈은, 약 10m ~ 30m 까지 오차가 있었던 기존의 GPS(Global Positioning System) 시스템의 정확도를 더욱 높일 수 있도록 오차 범위가 약 1m 내외까지 개선된 DGPS(Differential GPS) 시스템을 이용하여 기준점이 되는 부이(11)의 좌표를 얻기 위한 것이고, RF 모듈(13)은, 예를 들면, 제어신호와 같이, 수중 이동차량(15)과의 통신을 위한 것이다.
More specifically, the DGPS module 12 has a DGPS (Differential (DGPS)) module with an error range of about 1 m to improve the accuracy of a conventional Global Positioning System (GPS) system having an error of about 10 m to 30 m. GPS) system, and the RF module 13 is for communication with the underwater vehicle 15, for example, as a control signal.

따라서 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 DGPS 시스템을 이용함으로써, 종래의 초음파나 GPS를 이용한 위치추적 시스템에 비하여 더욱 정밀한 위치정보를 제공할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, by using the DGPS system as described above, it is possible to provide more precise position information as compared with the conventional positioning system using ultrasound or GPS.

여기서, 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에서는, 상기한 부이(11)가 DGPS 모듈(12) 및 RF 모듈(13)을 포함하여 안벽면에 설치되는 것으로 나타내었으나, 본 발명은 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 부이(11)가 안벽면이 아니라 수면 위의 임의의 위치에 설치될 수도 있고, DGPS나 RF 대신에 다른 방식의 위치확인 및 통신수단을 사용할 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the above-mentioned buoy 11 is shown as being installed on the inner wall surface including the DGPS module 12 and the RF module 13. However, The present invention is not limited thereto. That is, in the present invention, the above-mentioned buoy 11 may be installed at any position on the water surface instead of the inner wall surface, and a different type of positioning and communication means may be used instead of DGPS or RF And may be variously configured as needed.

또한, 음향신호 송수신기(14) 및 트랜스폰더(17)는, 각자 음향신호를 서로 주고받음으로써 부이(11)와 수중 이동차량(15) 사이의 거리를 알아내기 위한 것이다.
The acoustic signal transceiver 14 and the transponder 17 are for finding the distance between the buoy 11 and the underwater vehicle 15 by exchanging acoustic signals with each other.

아울러, 심도계(16)는 수중 이동차량(15)이 위치한 수심을 나타내는 것이며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수중 이동차량(15)이 위치한 수심 D의 값이 수중 이동차량(15)의 수직 방향의 좌표, 즉, y축의 좌표값이 된다.
1, the depth meter 16 indicates the depth at which the underwater vehicle 15 is located. When the value of the depth D at which the underwater vehicle 15 is located is larger than the vertical direction of the underwater vehicle 15 I.e., the coordinate value of the y-axis.

또한, 수중 이동차량(15)은 해안 안벽에 붙어서 이동하는 것이므로(즉, x-y 평면), Z축에 대한 3차원 좌표를 따로 구할 필요는 없다.
In addition, since the underwater vehicle 15 moves on the coast wall (i.e., the xy plane), it is not necessary to separately obtain the three-dimensional coordinates of the Z axis.

따라서 이후는, 상기한 바와 같은 y 좌표값과, 부이(11)와 수중 이동차량(15) 사이의 거리 R을 이용하여, 이하의 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이, 피타고라스의 정리에 의해 X축의 좌표값 x만 구하면 수중 이동차량(15)의 정확한 좌표(x, y)를 알아낼 수 있다.
Accordingly, the y-coordinate value as described above and the distance R between the buoy 11 and the underwater vehicle 15 can be used to calculate the distance between the buoy 11 and the underwater vehicle 15 as shown in the following equations (1) and (2) (X, y) of the underwater vehicle 15 can be obtained by only obtaining the coordinate value x of the X-axis by the theorem.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112012097936168-pat00005

Figure 112012097936168-pat00005

(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)

따라서 x 좌표는 이하의 [수학식 2] 와 같이 구할 수 있다.
Therefore, the x-coordinate can be obtained by the following equation (2).

[수학식 2] &Quot; (2) "

Figure 112012097936168-pat00006

Figure 112012097936168-pat00006

여기서, 상기한 바와 같이 수중 이동차량(15)이 위치한 수심에 대한 정보 및 부이(11)와 수중 이동차량(15) 사이의 거리에 대한 정보를 이용하여 수중 이동차량(15)의 정확한 좌표(x, y)를 산출하는 일련의 처리는 제어부를 통하여 수행된다.
Here, by using the information about the depth of water where the underwater vehicle 15 is located and the distance between the buoy 11 and the underwater vehicle 15 as described above, the exact coordinates x , y) is performed through the control unit.

또한, 제어부는, 예를 들면, 상기한 바와 같은 처리를 수행하도록 작성된 프로그램이 실행되는 컴퓨터나, 또는, 그러한 처리를 수행하도록 구성된 전용의 하드웨어로 구성될 수 있다.
Further, the control unit may be constituted by, for example, a computer on which a program written to perform the above-described processing is executed, or dedicated hardware configured to perform such processing.

계속해서, 도 2를 참조하여, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용한 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
Subsequently, with reference to FIG. 2, a detailed description of a method for estimating the underwater position of a track-type underwater moving object using the underwater position estimation system of the track-type underwater moving object according to the first embodiment of the present invention Explain.

즉, 도 2를 참조하면, 도 2는, 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 수중 이동객체의 위치파악 시스템을 이용하여 수중 이동객체의 위치를 추적하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
That is, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a block diagram of a track-type underwater moving object in which a position of a moving object in the water is tracked by using a system for locating the moving object in the water according to an embodiment of the present invention shown in FIG. Fig. 2 is a flowchart schematically showing an overall configuration of a method.

더 상세하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저, DGPS 모듈(12)과 RF 모듈(13) 및 음향신호 송수신기(14)가 각각 설치된 부이(11)를 수중 이동객체(15)가 작업중인 지역의 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치한다(단계 S21).
More specifically, as shown in FIG. 2, a buoy 11, in which a DGPS module 12, an RF module 13, and a sound signal transceiver 14 are installed, (Step S21).

이어서, DGPS 모듈(12)을 통해 부이(11)의 위치를 수신하여 기준 위치로 설정하고(단계 S22), 음향신호 송수신기(14)를 통하여 수중 이동차량(15)에 음향신호를 전송한다(단계 S23).
Subsequently, the position of the buoy 11 is received via the DGPS module 12 and set to the reference position (step S22), and the acoustic signal is transmitted to the underwater vehicle 15 through the acoustic signal transceiver 14 S23).

계속해서, 수중 이동차량(15)에서는, 수중 이동차량(15)에 설치된 트랜스폰더(17)를 통하여 음향신호를 수신하고, 수신된 음향신호에 대한 반송 신호를 송신한다(단계 S24).
Subsequently, the underwater vehicle 15 receives the acoustic signal through the transponder 17 provided in the underwater vehicle 15, and transmits a carrier signal for the received acoustic signal (step S24).

상기한 바와 같이 하여 음향신호 송수신기(14)에 수중 이동차량(15)으로부터의 반송 신호가 수신되면(단계 S25), 제어부는, 음향신호의 전송부터 반송신호의 도착까지 걸린 시간을 측정하여 부이(11)와 수중 이동차량(15)과의 거리 R을 구한다(단계 S26).
When the carrier signal from the underwater vehicle 15 is received by the sound signal transceiver 14 as described above (step S25), the control unit measures the time taken from the transmission of the sound signal to the arrival of the carrier signal, 11) and the underwater vehicle 15 (step S26).

또한, 제어부는, 수중 이동차량(15)에 설치된 심도계(16)로부터 수중 이동차량(15)이 위치한 수심값 D를 수신하여 수중 이동차량(15)의 y 좌표값으로 하고(단계 S27), 상기한 단계에서 구해진 부이(11)와 수중 이동차량(15)과의 거리 R을 이용하여 x 좌표값을 구한다(단계 S28).
The control unit receives the depth value D at which the underwater vehicle 15 is located from the depth meter 16 installed in the underwater vehicle 15 and sets it as the y coordinate value of the underwater vehicle 15 (step S27) The x coordinate value is obtained using the distance R between the buoy 11 and the underwater vehicle 15 obtained in the above step (step S28).

따라서 상기한 바와 같이 하여 수중 이동차량(15)의 정확한 x, y 좌표를 구할 수 있다.
Therefore, the exact x and y coordinates of the underwater vehicle 15 can be obtained as described above.

계속해서, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템의 제 2 실시예에 대하여 설명한다.
Next, a second embodiment of a submerged location estimation system for a track-type underwater moving object according to the present invention will be described with reference to FIG.

즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a diagram schematically showing an overall configuration of a submerged location estimation system of a track-type underwater moving object according to a second embodiment of the present invention.

여기서, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하고, 다른 부분에 대하여만 설명한다.
Here, for the sake of simplicity, the same parts as those of the first embodiment of the present invention shown in Fig. 1 will not be described in detail, and only different parts will be described.

더 상세하게는, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템(30)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치되는 부이(31)와, 상기 부이(31)의 수면 위의 상면에 설치되는 DGPS 모듈(32) 및 RF 모듈(33)과, 상기 부이(31)의 수면 아래의 하면에 설치되는 음향신호 수신기(34)와, 상기 수중 이동차량(35)에 설치된 심도계(36) 및 리스폰더(responder)(37)와, 상기 수중 이동차량(35)에 음향신호 발신을 명령하는 전기신호를 전송하는 전기신호 발신기(38) 및 상기 부이(31)와 상기 수중 이동차량(35)으로부터 수신된 정보에 근거하여 상기 수중 이동차량(35)의 정확한 좌표를 추적하는 처리를 수행하는 제어부(도시되지 않음)를 포함하여 구성되어 있다.
More specifically, the underwater position estimation system 30 of the track-type underwater moving object according to the second embodiment of the present invention for tracking the precise position of the underwater vehicle performing the survey on the coastal wall through the camera, 3, a buoy 31 installed at an arbitrary point on the water surface or the inner wall surface, a DGPS module 32 and an RF module 33 installed on the upper surface of the water surface of the buoy 31, An acoustic signal receiver 34 installed on the undersurface of the buoy 31 and a depth meter 36 and a responder 37 installed on the underwater vehicle 35, 35) of the underwater vehicle (35) based on information received from the buoy (31) and the underwater vehicle (35), and an electric signal transmitter A control unit (not shown) for performing processing for tracking coordinates .

즉, 도 3에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템은, 음향신호를 송신 및 수신하는 음향신호 송수신기(14)와 트랜스폰더(17) 대신에, 각각 음향신호의 수신과 발신만이 가능한 음향신호 수신기(34) 및 리스폰더(37)와, 상기 수중 이동차량(35)에 음향신호 발신을 명령하는 전기신호를 전송하는 전기신호 발신기(38)를 포함하여 구성되는 점이 다르다.
That is, instead of the acoustic signal transceiver 14 and the transponder 17 that transmit and receive acoustic signals, the underwater position estimation system of the track-type underwater moving object according to the second embodiment of the present invention shown in Fig. An acoustic signal receiver 34 and a responder 37 that can only receive and transmit acoustic signals and an electric signal transmitter 38 that transmits electric signals for instructing the underwater vehicle 35 to transmit acoustic signals .

더 상세하게는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템은, 수중 이동차량(35)에 연결된 전기신호 발신기(38)를 통하여, GPS 시스템의 동기 신호를 이용하여 정해진 시각에 수중 이동차량(35)에 전기신호를 보내면, 수중 이동차량(35)의 리스폰더(37)에서 음향신호를 발신하고, 부이(31)에 설치된 음향신호 수신기(34)에서 음향신호를 수신하여 발신부터 수신까지 걸린 시간을 이용해 부이(31)와 수중 이동차량(35) 사이의 거리를 측정한다.
More specifically, the underwater position estimation system of the track-type underwater moving object according to the second embodiment of the present invention uses the synchronization signal of the GPS system through the electric signal transmitter 38 connected to the underwater vehicle 35 A sound signal is transmitted from the responder 37 of the underwater vehicle 35 to the acoustic signal receiver 34 provided at the buoy 31 and the sound signal is transmitted to the underwater vehicle 35 at a predetermined time, And measures the distance between the buoy 31 and the underwater vehicle 35 using the time from the transmission to the reception.

여기서, 도 3에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에서는, 상기한 전기신호 발생기(38)가 안벽 위에 별도로 설치되어 수중 이동차량(35)과 유선으로 연결되는 것으로 나타내었으나, 본 발명은 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 상기한 전기신호 발생기(38)는, 수중 이동차량(35)과 무선으로 연결될 수도 있고, 또한, 별도의 장치가 아니라 부이 또는 수중 이동차량(35)에 일체로 내장 또는 장착될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the electric signal generator 38 is separately installed on the seam and connected to the underwater vehicle 35 by wire. The electric signal generator 38 may be wirelessly connected to the underwater vehicle 35 and may be integrated or mounted integrally with the buoy or underwater vehicle 35 instead of being a separate device. And may be variously configured as needed.

계속해서, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용하여 수중 이동객체의 위치를 추적하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
4, a track type underwater moving object tracking system for tracking the position of an underwater moving object using a submerged position estimation system of a track type underwater moving object according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 3, FIG. 2 is a flowchart schematically showing the overall configuration of a method for estimating an underwater position of an object. FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법은, 먼저, DGPS 모듈(32)과 RF 모듈(33) 및 음향신호 수신기(34)가 각각 설치된 부이(31)를 수중 이동객체(35)가 작업중인 지역의 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치한다(단계 S41).
4, a method for estimating the underwater position of a track-type underwater moving object according to a second embodiment of the present invention includes a DGPS module 32, an RF module 33, and an acoustic signal receiver 34 The installed buoy 31 is installed at an arbitrary point on the water surface or the inner wall surface of the area in which the underwater moving object 35 is working (step S41).

다음으로, DGPS 모듈(32)을 통해 부이(31)의 위치를 수신하여 기준 위치로 설정하고(단계 S42), GPS 시스템의 동기 신호를 이용하여 미리 정해진 시각에 전기신호 발신기(38)를 통하여 수중 이동차량(35)에 전기신호를 보낸다(단계 S43).
Next, the position of the buoy 31 is received via the DGPS module 32 and set to the reference position (step S42). The signal is transmitted through the electric signal transmitter 38 at a predetermined time using the synchronization signal of the GPS system And sends an electric signal to the moving vehicle 35 (step S43).

이어서, 수중 이동차량(35)에서는, 수중 이동차량(35)에 설치된 리스폰더(37)를 통하여 부이(31)에 설치된 음향신호 수신기(34)에 음향신호를 송신한다(단계 S44).
Subsequently, the submersible vehicle 35 transmits the acoustic signal to the acoustic signal receiver 34 provided in the buoy 31 via the responder 37 provided in the underwater vehicle 35 (step S44).

상기한 바와 같이 하여 음향신호 수신기(34)에 수중 이동차량(35)으로부터의 음향신호가 수신되면(단계 S45), 제어부는, 음향신호의 전송부터 도착까지 걸린 시간을 측정하여 부이(31)와 수중 이동차량(35)과의 거리 R을 구한다(단계 S46).
When the acoustic signal from the underwater vehicle 35 is received by the acoustic signal receiver 34 as described above (step S45), the controller measures the time taken from the transmission of the acoustic signal to the arrival thereof, The distance R to the underwater vehicle 35 is obtained (step S46).

또한, 제어부는, 수중 이동차량(35)에 설치된 심도계(36)로부터 수중 이동차량(35)이 위치한 수심값 D를 수신하여 수중 이동차량(35)의 y 좌표값으로 하고(단계 S47), 상기한 단계에서 구해진 부이(31)와 수중 이동차량(35)과의 거리 R을 이용하여 x 좌표값을 구한다(단계 S48).
The control unit receives the depth value D at which the underwater vehicle 35 is located from the depth meter 36 installed in the underwater vehicle 35 and sets it as the y coordinate value of the underwater vehicle 35 (step S47) The x coordinate value is obtained using the distance R between the buoy 31 and the underwater vehicle 35 obtained in the above step (step S48).

따라서 상기한 바와 같이 하여 수중 이동차량(35)의 정확한 x, y 좌표를 구할 수 있다.
Therefore, the exact x and y coordinates of the underwater vehicle 35 can be obtained as described above.

또한, 상기한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 부이와 수중 이동차량 모두에 송신과 수신이 모두 가능한 통신모듈을 탑재할 필요 없이 각각 1 채널의 수신 또는 송신 채널만을 보유하여 1번의 송신 및 수신과정만 거치면 되므로 그만큼 시스템의 구성이 간단해질 수 있다.
As described above, according to the second embodiment of the present invention, there is no need to mount a communication module capable of both transmitting and receiving in both the sub-vehicle and the underwater mobile vehicle, It is necessary to transmit and receive only the system configuration can be simplified.

아울러, 상기한 음향신호 수신기(34)와 리스폰더(37) 및 전기신호 발신기(38) 이외에 수중 이동차량(35)의 x, y 좌표를 구하는 나머지 처리과정은 상기한 제 1 실시예와 동일하므로, 설명을 간략히 하기 위해 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
The rest of the process of obtaining the x and y coordinates of the underwater vehicle 35 in addition to the acoustic signal receiver 34, the responder 37 and the electric signal transmitter 38 is the same as that of the first embodiment , And a detailed description thereof will be omitted here for brevity.

따라서 상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수중의 목표물에 대하여도 DGPS 시스템에 기반하여 종래의 방법에 비해 더욱 정확한 위치측정이 가능한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a system and method for estimating the underwater position of a track-type underwater moving object that can perform more accurate position measurement than the conventional method based on the DGPS system for a target in water .

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. would.

10. 수중위치추정 시스템 11. 부이
12. DGPS 모듈 13. RF 모듈
14. 음향신호 송수신기 15. 수중 이동차량
16. 심도계 17. 트랜스폰더
30. 수중위치추정 시스템 31. 부이
32. DGPS 모듈 33. RF 모듈
34. 음향신호 수신기 35. 수중 이동차량
36. 심도계 37. 리스폰더
38. 전기신호 발신기 10. Underwater location estimation system 11. Buoy
12. DGPS module 13. RF module
14. Acoustic signal transceiver 15. Underwater moving vehicle
16. Depth meter 17. Transponder
30. Underwater Position Estimation System 31. Buoy
32. DGPS module 33. RF module
34. Acoustic signal receiver 35. Underwater moving vehicle
36. Depth meters 37. Responses
38. Electrical signal transmitter

Claims (14)

카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템에 있어서,
위치추적을 위한 기준점을 설정하기 위해 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치되는 부이(buoy);
DGPS 시스템을 이용하여 상기 기준점이 되는 상기 부이의 좌표를 얻도록 상기 부이의 수면 위의 상면에 설치되는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈;
상기 수중 이동차량과의 통신을 수행하기 위해 상기 부이의 수면 위의 상면에 설치되는 RF 모듈;
상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 측정하기 위한 음향신호를 송신하고 상기 음향신호에 대한 반송 음향신호를 수신하기 위해 상기 부이의 수면 아래의 하면에 설치되는 음향신호 송수신기;
상기 음향신호 송수신기로부터 송신된 상기 음향신호를 수신하여 상기 반송 음향신호를 송신하기 위해 상기 수중 이동차량에 설치되는 트랜스폰더(transponder);
상기 수중 이동차량이 위치한 수심을 측정하기 위해 상기 수중 이동차량에 설치되는 심도계; 및
상기 음향신호 송수신기로부터 음향신호를 송신하고, 상기 이동차량의 상기 트랜스폰더에 상기 음향신호가 수신되면, 상기 트랜스폰더를 통하여 반송 음향신호를 상기 음향신호 송수신기로 송신하며, 상기 음향신호 송수신기에 상기 반송 음향신호가 수신되면, 상기 음향신호가 발송된 시간부터 상기 반송 음향신호가 수신되기까지 걸린 시간에 근거하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 계산하는 것에 의해 상기 수중 이동차량의 정확한 좌표를 추적하는 처리를 수행하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템.
An underwater position estimation system for a track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater moving vehicle that carries out a survey on a coast wall through a camera,
A buoy installed at any point on the surface of the water or the inside to set a reference point for tracking the location;
A DGPS (Differential Global Positioning System) module installed on the upper surface of the buoy to obtain coordinates of the buoy using the DGPS system as the reference point;
An RF module installed on an upper surface of the water surface of the buoy to perform communication with the underwater vehicle;
An acoustic signal transceiver mounted on a lower surface of the buoy to transmit an acoustic signal for measuring a distance between the part and the underwater vehicle and to receive a conveying acoustic signal for the acoustic signal;
A transponder installed in the underwater vehicle for receiving the acoustic signal transmitted from the acoustic signal transceiver and transmitting the acoustic signal;
A depth meter installed on the underwater vehicle for measuring a depth of water of the underwater vehicle; And
Wherein the transceiver transmits a sound signal from the transceiver to the transceiver of the moving vehicle and transmits the transceiver sound signal to the transceiver through the transponder when the transceiver of the moving vehicle receives the sound signal, When the acoustic signal is received, calculating the distance between the part and the underwater moving vehicle based on the time taken from when the acoustic signal is transmitted until the carrier acoustic signal is received, And a controller for performing a tracking process on the track-type underwater moving object.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 심도계로부터 수신된 상기 수중 이동차량이 위치한 수심의 값을 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하고,
상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리 및 상기 y 좌표값을 이용하여, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하는 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템.

Figure 112014008979743-pat00007


(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
The method according to claim 1,
Wherein,
A value of a water depth at which the underwater moving vehicle received from the depth meter is located is set as a y coordinate value of the underwater vehicle,
And performing processing for obtaining the x-coordinate of the underwater vehicle using the distance between the part and the underwater vehicle and the y-coordinate value using the following equation: < EMI ID = Underwater location estimation system.

Figure 112014008979743-pat00007


(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)
청구항 1항 또는 청구항 5항에 기재된 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용하여, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법에 있어서,
DGPS 모듈과 RF 모듈 및 음향신호 송수신기가 각각 설치된 부이를 수중 이동객체가 작업중인 지역의 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치하는 단계;
상기 DGPS 모듈을 통해 상기 부이의 위치를 수신하여 기준 위치로 설정하는 단계;
상기 음향신호 송수신기를 통하여 상기 수중 이동차량에 음향신호를 전송하는 단계;
상기 수중 이동차량의 트랜스폰더에 상기 음향신호가 수신되면 상기 트랜스폰더를 통하여 수신된 상기 음향신호에 대한 반송 음향신호를 송신하는 단계;
상기 음향신호 송수신기를 통하여 상기 수중 이동차량으로부터의 상기 반송 음향신호를 수신하는 단계;
상기 음향신호의 전송부터 상기 반송 음향신호의 도착까지 걸린 시간을 측정하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리를 구하는 단계;
상기 수중 이동차량에 설치된 심도계로부터 상기 수중 이동차량이 위치한 수심값을 수신하여 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하는 단계; 및
상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리 및 상기 수중 이동차량의 y 좌표값을 이용하여 상기 수중 이동차량의 x 좌표값을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법.
A track-type underwater moving object tracking system for tracking an accurate position of an underwater moving vehicle performing a survey on a coastal wall through a camera using the underwater position estimation system of the track type underwater moving object according to claim 1 or claim 5 In the position estimation method,
Installing a DGPS module, an RF module, and an acoustic signal transceiver, respectively, at an arbitrary point on a water surface or an inner wall of a work area of the underwater moving object;
Receiving the position of the buoy through the DGPS module and setting it as a reference position;
Transmitting an acoustic signal to the underwater vehicle through the acoustic signal transceiver;
Transmitting the acoustic signal for the acoustic signal received through the transponder when the acoustic signal is received in the transponder of the underwater vehicle;
Receiving the conveying acoustic signal from the underwater vehicle through the acoustic signal transceiver;
Measuring a time taken from the transmission of the acoustic signal to the arrival of the conveying acoustic signal to obtain a distance between the portion and the underwater vehicle;
Receiving a water depth value at which the underwater moving vehicle is located from a depth meter installed in the underwater moving vehicle and setting the water depth value as the y coordinate value of the underwater moving vehicle; And
And calculating an x-coordinate value of the underwater vehicle using the distance between the part and the underwater vehicle and the y-coordinate value of the underwater vehicle. Way.
제 6항에 있어서,
상기 x 좌표값을 구하는 단계는, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법.

Figure 112014008979743-pat00008


(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
The method according to claim 6,
Wherein the step of obtaining the x-coordinate value is configured to calculate the x-coordinate of the underwater vehicle by the following expression.

Figure 112014008979743-pat00008


(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)
카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템에 있어서,
위치추적을 위한 기준점을 설정하기 위해 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치되는 부이(buoy);
DGPS 시스템을 이용하여 상기 기준점이 되는 상기 부이의 좌표를 얻도록 상기 부이의 수면 위의 상면에 설치되는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈;
상기 수중 이동차량과의 통신을 수행하기 위해 상기 부이의 수면 위의 상면에 설치되는 RF 모듈;
상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 측정하기 위한 음향신호를 송신하기 위해 상기 수중 이동차량에 설치되는 리스폰더(responder);
상기 리스폰더로부터 송신된 상기 음향신호를 수신하기 위해 상기 부이의 수면 아래의 하면에 설치되는 음향신호 송수신기;
상기 수중 이동차량이 위치한 수심을 측정하기 위해 상기 수중 이동차량에 설치되는 심도계;
상기 수중 이동차량에 음향신호 발신을 명령하는 전기신호를 전송하는 전기신호 발신기; 및
상기 GPS 시스템의 동기 신호를 이용하여 미리 정해진 시각에 상기 전기신호 발신기를 통하여 상기 수중 이동차량에 전기신호를 송신하고, 상기 수중 이동차량에 상기 전기신호가 수신되면, 상기 수중 이동차량의 상기 리스폰더에서 음향신호를 발신하며, 상기 음향신호 수신기에 상기 음향신호가 수신되면, 상기 음향신호의 발신부터 수신까지 걸린 시간에 근거하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리를 계산하는 것에 의해 상기 수중 이동차량의 정확한 좌표를 추적하는 처리를 수행하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템.
An underwater position estimation system for a track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater moving vehicle that carries out a survey on a coast wall through a camera,
A buoy installed at any point on the surface of the water or the inside to set a reference point for tracking the location;
A DGPS (Differential Global Positioning System) module installed on the upper surface of the buoy to obtain coordinates of the buoy using the DGPS system as the reference point;
An RF module installed on an upper surface of the water surface of the buoy to perform communication with the underwater vehicle;
A responder installed in the underwater vehicle for transmitting an acoustic signal for measuring a distance between the part and the underwater vehicle;
An acoustic signal transceiver installed on a lower surface of the buoy below the water surface to receive the acoustic signal transmitted from the responder;
A depth meter installed on the underwater vehicle for measuring a depth of water of the underwater vehicle;
An electric signal transmitter for transmitting an electric signal instructing to transmit a sound signal to the underwater vehicle; And
Wherein the controller is configured to transmit an electric signal to the underwater vehicle through the electric signal transmitter at a predetermined time using a synchronization signal of the GPS system and to transmit the electric signal to the underwater vehicle when the electric signal is received, And calculating a distance between the portion and the underwater vehicle based on a time taken from the transmission of the acoustic signal to the reception of the acoustic signal when the acoustic signal is received by the acoustic signal receiver, And a controller for performing a process of tracking the exact coordinates of the vehicle.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 심도계로부터 수신된 상기 수중 이동차량이 위치한 수심의 값을 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하고,
상기 부이와 상기 수중 이동차량 사이의 거리 및 상기 y 좌표값을 이용하여, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하는 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템.

Figure 112014008979743-pat00009


(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
9. The method of claim 8,
Wherein,
A value of a water depth at which the underwater moving vehicle received from the depth meter is located is set as a y coordinate value of the underwater vehicle,
And performing processing for obtaining the x-coordinate of the underwater vehicle using the distance between the part and the underwater vehicle and the y-coordinate value using the following equation: < EMI ID = Underwater location estimation system.

Figure 112014008979743-pat00009


(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)
청구항 8항 또는 청구항 12항에 기재된 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템을 이용하여, 카메라를 통해 해안 안벽에 대한 조사를 행하는 수중 이동차량의 정확한 위치를 추적하기 위한 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법에 있어서,
DGPS 모듈과 RF 모듈 및 음향신호 수신기가 각각 설치된 부이를 수중 이동객체가 작업중인 지역의 수면 또는 안벽면의 임의의 지점에 설치하는 단계;
상기 DGPS 모듈을 통해 상기 부이의 위치를 수신하여 기준 위치로 설정하는 단계;
GPS 시스템의 동기 신호를 이용하여 미리 정해진 시각에 전기신호 발신기를 통하여 상기 수중 이동차량에 전기신호를 송신하는 단계;
상기 수중 이동차량에 전기신호가 수신되면 리스폰더를 통하여 상기 부이에 설치된 상기 음향신호 수신기에 음향신호를 송신하는 단계;
상기 음향신호 수신기를 통하여 상기 수중 이동차량으로부터 전송된 음향신호를 수신하는 단계;
상기 음향신호의 전송부터 도착까지 걸린 시간에 근거하여 상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리를 구하는 단계;
상기 수중 이동차량에 설치된 심도계로부터 상기 수중 이동차량이 위치한 수심값을 수신하여 상기 수중 이동차량의 y 좌표값으로 설정하는 단계; 및
상기 부이와 상기 수중 이동차량과의 거리 및 상기 수중 이동차량의 y 좌표값을 이용하여 상기 수중 이동차량의 x 좌표값을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법.
A track-type underwater moving object for tracking an accurate position of an underwater moving vehicle that carries out an investigation of a coastal wall through a camera using the underwater position estimation system of the track type underwater moving object recited in claim 8 or claim 12 In the position estimation method,
Installing a DGPS module, an RF module, and an acoustic signal receiver, respectively, at an arbitrary point on the water surface or inside wall of a work area of the underwater moving object;
Receiving the position of the buoy through the DGPS module and setting it as a reference position;
Transmitting an electric signal to the underwater vehicle through an electric signal transmitter at a predetermined time using a synchronization signal of the GPS system;
Transmitting an acoustic signal to the acoustic signal receiver installed in the subway through a responder when an electric signal is received in the underwater vehicle;
Receiving an acoustic signal transmitted from the underwater vehicle through the acoustic signal receiver;
Obtaining a distance between the portion and the underwater vehicle based on a time taken from transmission to arrival of the acoustic signal;
Receiving a water depth value at which the underwater moving vehicle is located from a depth meter installed in the underwater moving vehicle and setting the water depth value as the y coordinate value of the underwater moving vehicle; And
And calculating an x-coordinate value of the underwater vehicle using the distance between the part and the underwater vehicle and the y-coordinate value of the underwater vehicle. Way.
제 13항에 있어서,
상기 x 좌표값을 구하는 단계는, 이하의 수학식에 의해 상기 수중 이동차량의 x 좌표를 구하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트랙형 수중 이동객체의 수중 위치추정방법.

Figure 112014008979743-pat00010


(여기서, x, y는 각각 수중 이동차량의 x, y 좌표값이며, R은 부이와 수중 이동차량 사이의 거리임)
14. The method of claim 13,
Wherein the step of obtaining the x-coordinate value is configured to calculate the x-coordinate of the underwater vehicle by the following expression.

Figure 112014008979743-pat00010


(Where x and y are the x and y coordinate values of the underwater vehicle, respectively, and R is the distance between the buoy and the underwater vehicle)
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