KR101434228B1 - 요트의 퍼지추론형 자동항해방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요트의 퍼지추론형 자동항해방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법은 세일의 방향 조정이나 방향타의 회전각 조정이 퍼지추론에 의한 인공지능 기법으로 자동제어됨에 따라 요트 전문가가 아닌 일반인들도 요트를 원활하고 용이하게 운행하면서 수상 레저스포츠를 즐길 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법은 요트가 받고 있는 바람의 풍향과 요트의 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수를 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 설정하고, 요트의 선체 하부에 설치된 방향타의 회전각에 대한 입력 소속함수를 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 설정하는 입력 소속함수 설정단계와; 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간으로부터 요트의 목표 범주영역을 언어적으로 산출하여 표현하기 위한 목표 범주영역 산출용 지식베이스를 설정하는 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계와; 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 요트의 선체 진행방향, 요트의 선체 하부에 설치된 방향타의 회전각을 실시간으로 검출하는 상태정보 검출단계와; 바람의 풍향과 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각을 산출한 다음, 산출된 풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 풍향-선체방향 사잇각의 입력 소속함수로부터 산출하는 풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계와; 방향타의 회전각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 방향타 회전각의 입력 소속함수로부터 산출하는 방향타 회전각 퍼지추론단계와; 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간을 목표 범주영역 산출용 지식베이스에 대응시켜 목표 범주영역을 언어적으로 산출하는 목표 범주영역 퍼지추론단계를 포함하여 요트의 자동 항해가 수행되도록 한다.

Description

요트의 퍼지추론형 자동항해방법{Auto sailing method of yacht by fuzzy reasoning}

본 발명은 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 세일의 방향 조정이나 방향타의 회전각 조정이 퍼지추론에 의한 인공지능 기법으로 자동제어됨에 따라 요트 전문가가 아닌 일반인들도 요트를 원활하고 용이하게 운행하면서 수상 레저스포츠를 즐길 수 있도록 하는 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에 관한 것이다.

현재 생활수준의 향상과 문화적 욕구의 다양화 추세에 따라 많은 사람들이 수상 레저스포츠에 관심을 가지며 즐기고 있음에 따라, 정부에서도 수상 레저스포츠용 장비산업을 육성시키려는 정책을 추진하고 있으며, 수상 레저스포츠의 하나인 요트에 관한 연구들도 이에 맞추어 다양한 연구들이 진행되고 있다.

요트는 운행에 전문적인 지식이나 경험 등으로 고려해야 할 요소들이 많아 각 분야에 담당 승무원이 필요하고, 요트 가격이 높아 이용자들이 높은 경제적 부담을 느끼므로 일반인들이 레저스포츠의 일환으로 즐기기에는 아직 어려운 점들이 있다.

이에 따라, 요트에 관한 전문적인 지식이나 경험이 부족한 일반인들도 요트를 수상 레저스포츠로 즐겨 요트의 저변확대를 꾀할 필요가 있었다.
이와 같은 요트에 관한 전문적인 지식이나 경험이 부족한 일반인들도 요트를 즐길수 있도록 하기 위한 기술로는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0064929호 "요트 조정장치"가 안출되어 있는데, 상기 "요트 조정장치"는 요트의 진행방향 및 이송속도를 감지하는 방향 및 속도감지부; 선체 상측에 설치되어 바람의 방향 및 풍속을 감지하는 풍향계; 선체의 갑판에 설치되어 좌우방향 기울기 및 전후방향 기울기를 감지하는 경사도 감지부; 상기 돛의 방향 및 전개면적을 조절하는 돛 조절유닛; 선체의 기울기를 조절하는 기울기 조절유닛; 및 상기 돛 조절유닛 및 기울기 조절유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 구성으로 이루어져 요트의 조정을 매우 간편하게 한다.

그러나 상기 "요트 조정장치" 이외에 요트에 관한 전문적인 지식이나 경험이 부족한 일반인들도 요트를 즐길수 있도록 하기 위한 기술의 개발이 현재까지 활성화되어 있지 않고 있어 추가적인 기술개발이 지속적으로 요청되는 실정이었다.

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0064929호 "요트 조정장치"

따라서 본 발명은 이와 같은 기술개발의 일환으로, 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 요트의 선체 진행방향, 요트의 선체 하부에 설치된 방향타의 회전각으로부터 퍼지추론을 통해 요트의 목표 범주영역과 목표 영각(attack angle)을 산출하고, 이에 맞추어 세일에 연결된 로프를 감고 푸는 전동윈치의 구동을 제어하여 요트를 자동제어하는 구성의 제공으로 요트 전문가가 아닌 일반인들도 요트를 원활하고 용이하게 운행하면서 수상 레저스포츠를 즐길 수 있게 되는 새로운 형태의 요트의 퍼지추론형 자동항해방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 요트가 받고 있는 바람의 풍향과 요트의 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수를 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 설정하고, 요트의 선체 하부에 설치된 방향타의 회전각에 대한 입력 소속함수를 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 설정하는 입력 소속함수 설정단계와; 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간으로부터 요트의 목표 범주영역을 언어적으로 산출하여 표현하기 위한 목표 범주영역 산출용 지식베이스를 설정하는 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계와; 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 요트의 선체 진행방향, 요트의 선체 하부에 설치된 방향타의 회전각을 실시간으로 검출하는 상태정보 검출단계와; 바람의 풍향과 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각을 산출한 다음, 산출된 풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 풍향-선체방향 사잇각의 입력 소속함수로부터 산출하는 풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계와; 방향타의 회전각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 방향타 회전각의 입력 소속함수로부터 산출하는 방향타 회전각 퍼지추론단계와; 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간을 목표 범주영역 산출용 지식베이스에 대응시켜 목표 범주영역을 언어적으로 산출하는 목표 범주영역 퍼지추론단계를 포함하여 요트의 자동 항해가 수행되도록 하는 요트의 퍼지추론형 자동항해방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에서 요트의 목표 영각(attack angle)에 대한 출력 소속함수를 복수개의 범주영역별 구간으로 구획하여 설정하는 출력 소속함수 설정단계와; 풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간의 소속함수 소속도와 방향타 회전각에 대응하는 크기별 구간의 소속함수 소속도를 이용하여 목표 영각의 출력 소속함수로부터 비퍼지화된 목표 영각을 산출하는 목표 영각 산출단계를 더 포함하고, 상기 목표 범주영역 퍼지추론단계에서 산출된 목표 범주영역과, 상기 목표 영각 산출단계에서 산출된 목표 영각에 맞추어 전동윈치의 구동을 자동제어하는 전동윈치 제어단계를 통해 요트의 선체 상측으로 세워진 세일마스트에 장치되어 전동윈치가 연결된 로프가 결합되는 세일의 방향이 조절되면서 요트의 자동 항해가 수행되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에서 상기 요트는 수상에서 이동하게 되는 선체와; 상기 선체 표면으로부터 수직으로 설치되는 세일마스트와; 상기 세일마스트에 장착되어 풍력을 받아 추진력을 획득하게 되는 세일과; 상기 세일에 연결되어 상기 세일의 각도를 조절하게 되는 로프와; 상기 로프가 연결되고, 구동모터와 결합되어 상기 구동모터의 구동에 따라 상기 로프를 감고 푸는 동작을 자동으로 수행하는 전동윈치와; 상기 선체의 후미에 설치되고, 회전각을 변경시키며 선체의 진행방향을 조절하게 되는 방향타와; 상기 선체, 세일마스트, 방향타 중에서 선택된 어느 하나에 설치되어 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 선체 진행방향, 방향타의 회전각을 검출하게 되는 센서모듈 및; 상기 센서모듈로부터 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 선체 진행방향, 방향타의 회전각을 입력받게 되고, 상기 입력 소속함수 설정단계, 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계, 출력 소속함수 설정단계, 상태정보 검출단계, 풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계, 방향타 회전각 퍼지추론단계, 목표 범주영역 퍼지추론단계, 목표 영각 산출단계, 전동윈치 제어단계를 수행하면서 상기 전동윈치가 연결된 로프가 결합되는 세일의 방향을 조절하여 요트의 자동 항해를 제어하게 되는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에서 상기 센서모듈은 상기 세일마스트에 설치되어 요트가 받고 있는 바람의 풍향을 검출하는 풍향계와; 상기 세일마스트에 설치되고, 지자기를 측정하여 선체 진행방향인 방위각을 검출하는 지자기 센서와; 상기 방향타와 연동되어 설치되고, 상기 방향타의 회전각을 검출하게 되는 회전각 검출센서를 포함한다.

본 발명에 의한 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에 의하면, 풍향, 요트의 방위각, 방향타 회전각이 실시간으로 검출되면서 퍼지추론에 의해 목표 범주영역과 목표 영각이 산출되어 세일의 방향 조정이나 방향타의 회전각 조정이 자동제어되므로, 요트 전문가가 아닌 일반인들도 요트를 원활하고 용이하게 운행하면서 수상 레저스포츠를 즐길 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에 적용되는 세일링 요트를 보여주기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에 적용되는 세일링 요트의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 세일링 요트의 구성요소가 배치되는 위치를 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법을 보여주기 위한 블록도;
도 5의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에서 사용되는 풍향-선체방향 사잇각과 목표 영각의 정의를 보여주기 위한 도면;
도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 풍향-선체방향 사잇각 입력 소속함수를 보여주기 위한 도면;
도 6의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 방향타 회전각 입력 소속함수를 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 목표 범주영역 산출용 지식베이스를 보여주기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 요트의 목표 영각 출력 소속함수를 보여주기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 8에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 요트, 세일링 요트, 풍향계, 풍속계, 지자기 센서, 회전각 검출센서, 퍼지추론, 퍼지제어 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법은 세일링 요트를 비롯한 다양한 요트에 적용될 수 있다. 본 발명의 퍼지추론형 자동항해방법이 적용되는 세일링 요트(100)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 선체(1), 세일마스트(20), 세일(30), 로프(40), 전동윈치(50), 방향타(60), 센서모듈(70), 컨트롤러(80)를 포함하여 이루어진다.

선체(1)는 수상에서 이동하게 되는 것으로, 선체(1)에 세일마스트(20), 세일(30), 로프(40), 전동윈치(50), 방향타(60), 센서모듈(70), 컨트롤러(80) 등이 설치된다.

세일마스트(20)는 선체(1) 표면으로부터 수직으로 설치되고, 세일(30)은 세일마스트(20)에 장착되어 풍력을 받아 추진력을 획득하게 된다. 로프(40)는 세일(30)에 연결되어 세일(30)의 각도를 조절하게 되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 세일링 요트(100)는 로프(40)가 연결되고 구동모터(55)와 결합되어 구동되는 전동윈치(50)를 구비하여 로프(40)를 감고 푸는 동작을 자동으로 수행하게 된다. 로프(40)가 감기고 풀리는 동작에 따라 세일(30)과 붐의 각도가 조절된다. 여기서 붐(boom)은 세일마스트(20) 하부에 수평하게 배치되어 세일(30)의 하단을 고정시켜 조절하게 되는 것이다. 한편, 전동윈치(50)는 선체(1)의 갑판에 설치되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 전동윈치(50)는 선체(1) 갑판 좌측에 설치되어 세일(30)의 좌측 로프(40)를 감고 풀게 되는 좌측 전동윈치(50)와 선체(1) 갑판 우측에 설치되어 세일(30)의 우측 로프(40)를 감고 풀게 되는 우측 전동윈치(50)로 이루어진다.

방향타(60)는 선체(1)의 후미에 설치되는 것으로, 회전각을 변경시키며 선체(1)의 진행방향을 미세 조절하게 된다. 이와 같은 방향타(60)는 세일(30)과 함께 요트(100)의 진행방향을 조절하게 된다.

센서모듈(70)은 선체(1)나 세일마스트(20)에 설치되어 요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향, 선체 진행방향인 방위각을 검출하는 한편, 방향타(60)에 설치되어 방향타(60)의 회전각을 검출하게 된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 센서모듈(70)은 풍향계(71), 지자기 센서(72), 회전각 검출센서(73)를 포함한다.

풍향계(71)는 세일마스트(20)에 설치되어 요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향을 검출하게 된다. 지자기 센서(72)는 세일마스트(20)에 설치되는 것으로, 지자기를 측정하여 선체 진행방향인 방위각을 검출하게 되는데, 이와 같은 지자기 센서(72)는 붐에 설치되어 세일(30)이 향하는 방향인 세일(30)의 현재 각도도 검출할 수 있다.

회전각 검출센서(73)는 방향타(60)와 연동되어 설치되는 것으로, 방향타(60)의 회전각을 검출하게 된다.

또한, 센서모듈(70)은 풍속계(74)를 더 포함할 수 있다. 풍속계(74)는 세일마스트(20)에 설치되어 요트가 받고 있는 바람의 풍속을 검출하게 된다. 이와 같은 센서모듈(70)은 세일마스트(20)에 설치되는 풍향계(71), 지자기 센서(72){풍속계(74)가 세일마스트(20)에 설치될 경우 풍속계(74)도 포함}로부터 검출되는 풍향 정보와 선체 진행방향(방위각) 정보를 컨트롤러(80)로 전송하게 된다.

컨트롤러(80)는 센서모듈(70)과 통신하여 센서모듈(70)로부터 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 선체 진행방향, 방향타(60)의 회전각을 입력받게 되고, 바람의 풍향 정보, 선체 진행방향 정보, 방향타 회전각 정보로부터 퍼지추론를 수행하여 목표 범주영역과 목표 영각(attack angle)을 산출한 다음, 목표 범주영역과 목표 영각에 맞추어 생성되는 제어신호를 통해 전동윈치(50)의 구동을 자동제어함으로써 전동윈치(50)가 연결된 로프(40)가 결합되는 세일(30)의 방향이 목표 영각에 맞추어지면서 요트(100)의 자동 항해를 제어하게 된다. 또한, 컨트롤러(80)는 방향타(60)의 회전각을 제어할 수 있다. 이에 따라 컨트롤러(80)는 요트(100)가 세일(30)의 방향을 전환시키면서 정해진 목적지로 자동항해할 수 있도록 한다. 이를 위한 컨트롤러(80)의 퍼지추론형 자동항해방법은 입력 소속함수 설정단계, 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계, 출력 소속함수 설정단계, 상태정보 검출단계, 풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계, 방향타 회전각 퍼지추론단계, 목표 범주영역 퍼지추론단계, 목표 영각 산출단계, 전동윈치 제어단계를 거쳐 수행되는데, 각 단계의 상세한 구성은 후술한다. 이와 같은 컨트롤러(80)는 선체(1)의 갑판에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법은 도 4에서와 같이 입력 소속함수 설정단계, 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계, 출력 소속함수 설정단계, 상태정보 검출단계, 풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계, 방향타 회전각 퍼지추론단계, 목표 범주영역 퍼지추론단계, 목표 영각 산출단계, 전동윈치 제어단계를 거쳐 수행된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법은 풍력에 의해 요트(100)가 범주하는 조건에서 적용되는 것으로, 요트(100)가 엔진을 사용하여 계류지에서 출항하거나 정박하는 경우에는 적용되지 않는다.

입력 소속함수 설정단계는 도 5의 (a)에서와 같이 요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향과 요트(100)의 선체 진행방향(방위각)이 이루는 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수를 도 6의 (a)에서와 같이 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 설정한다. 즉, 풍향-선체방향 사잇각의 입력 소속함수는 크기별로 AZ(About Zero) 구간 소속함수, T(Tacking) 구간 소속함수, CH(Close Hauled) 구간 소속함수, HR(Hauled Reach) 구간 소속함수, CR(Close Reach) 구간 소속함수, LRB(Left Reach Beam) 구간 소속함수, RRB(Right Beam Broad) 구간 소속함수, BR(Beam Reach) 구간 소속함수, LBB(Left Beam Broad) 구간 소속함수, RBB(Right Beam Broad) 구간 소속함수, BR(Broad Reach) 구간 소속함수, J(Jibing) 구간 소속함수, R(Running) 구간 소속함수로 구획되어 설정되는데, 각 구간 소속함수의 풍향-선체방향 사잇각 크기별 범위는 요트의 종류나 특성에 따라 변경될 수 있다.

또한, 입력 소속함수 설정단계는 도 5의 (a)에서와 같이 요트(100)의 선체(1) 후미의 하부에 설치된 방향타(60)의 회전각에 대한 입력 소속함수를 도 6의 (b)에서와 같이 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 설정한다. 즉, 방향타 회전각의 입력 소속함수는 크기별로 Left 구간 소속함수, Little Left 구간 소속함수, Middle 구간 소속함수, Little Right 구간 소속함수, Right 구간 소속함수로 구획되어 설정된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 방향타 회전각 입력 소속함수는 요트 승무원의 경험에 따른 의견에 맞추어 -5°에서 +5°까지의 회전각 범위에서 구간이 구획되도록 한다.

상기와 같은 입력 소속함수는 요트 승무원, 요트 조정자 등의 요트 전문가의 의견에 따라 설계되도록 한다.

목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계는 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간으로부터 요트의 목표 범주영역을 언어적으로 산출하여 표현하기 위한 목표 범주영역 산출용 지식베이스를 설정하는 단계이다. 이와 같은 목표 범주영역 산출용 지식베이스는 도 7에서와 같이 설정될 수 있다.

출력 소속함수 설정단계는 도 5의 (b)에서와 같이 정의되는 요트의 목표 영각(attack angle)에 대한 출력 소속함수를 도 8에서와 같이 복수개의 범주영역별 구간으로 구획하여 설정하는 단계이다. 즉, 목표 영각 출력 소속함수는 크기별로 RCH(Return Close Hauled) 구간 소속함수, HR(Hauled Reach) 구간 소속함수, CR(Close Reach) 구간 소속함수, LRB(Left Reach Beam) 구간 소속함수, BR(Beam Reach) 구간 소속함수, LBB(Left Beam Broad) 구간 소속함수, MBB(Middle Beam Broad) 구간 소속함수, RBB(Right Beam Broad) 구간 소속함수, BR(Broad Reach) 구간 소속함수, RBR(Return Broad Reach) 구간 소속함수로 구획되어 설정되는데, 각 구간 소속함수의 목표 영각 크기별 범위는 요트의 종류나 특성에 따라 변경될 수 있다. 상기와 같은 출력 소속함수도 요트 승무원, 요트 조정자 등의 요트 전문가의 의견에 따라 설계되도록 한다.

여기서, 상기 입력 소속함수 설정단계, 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계, 출력 소속함수 설정단계는 병렬적으로 수행된다. 그리고, 소속함수 설정단계, 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계, 출력 소속함수 설정단계로부터 산출되는 풍향-선체방향 사잇각 입력 소속함수, 방향타 회전각 입력 소속함수, 목표 범주영역 산출용 지식베이스, 목표 영각 출력 소속함수는 요트(100)의 운항 전에 컨트롤러(80)에 입력되어 저장된다.

상태정보 검출단계는 요트(100)에 설치되는 센서모듈(70)을 통해 요트가 받고 있는 바람의 풍향, 요트의 선체 진행방향, 요트의 선체 하부에 설치된 방향타(60)의 회전각을 실시간으로 검출하는 단계이다. 검출된 풍향 정보, 선체 진행방향 정보, 방향타 회전각 정보는 컨트롤러(80)로 입력된다.

풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계는 바람의 풍향과 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각을 산출한 다음, 산출된 풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 도 6의 (a)에서와 같은 풍향-선체방향 사잇각의 입력 소속함수로부터 산출하는 단계이다.

방향타 회전각 퍼지추론단계는 방향타(60)의 회전각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 도 6의 (b)에서와 같은 방향타 회전각의 입력 소속함수로부터 산출하는 단계이다.

목표 범주영역 퍼지추론단계는 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간을 도 7에서와 같은 목표 범주영역 산출용 지식베이스에 대응시켜 목표 범주영역을 언어적으로 산출하는 단계이다.

목표 영각 산출단계는 풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간의 소속함수 소속도와 방향타 회전각에 대응하는 크기별 구간의 소속함수 소속도를 이용하여 도 8에서와 같은 목표 영각의 출력 소속함수로부터 단일 실수값으로 비퍼지화된 목표 영각을 산출하는 단계이다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법은 IF-THEN 조건문 규칙을 통해 목표 범주영역과 목표 영각이 도출되도록 하는데, 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법에 적용된 IF-THEN 조건문은 "IF 현재 풍향-선체방향 사잇각이 θ, 현재 방향타 회전각이 δ이고, 현재 방향 회전각을 반영시킨 목표 풍향-선체방향 사잇각이 φ의 목표 범주영역에 있으면, THEN 목표 영각(attack angle)를 ω로 한다." 이다.

전동윈치 제어단계는 목표 범주영역 퍼지추론단계에서 산출된 목표 범주영역과, 목표 영각 산출단계에서 산출된 목표 영각에 맞추어 전동윈치(50)의 구동을 자동제어하는 단계이다. 이와 같은 전동윈치 제어단계를 통해 요트(100)의 선체 상측으로 세워진 세일마스트(20)에 장치되어 전동윈치(50)가 연결된 로프(40)가 결합되는 세일(30)의 방향이 조절되면서 요트의 자동 항해가 수행된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 요트의 퍼지추론형 자동항해방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 선체 20 : 세일마스트
30 : 세일 40 : 로프
50 : 전동윈치 55 : 구동모터
60 : 방향타 70 : 센서모듈
71 : 풍향계 72 : 지자기 센서
73 : 회전각 검출센서 74 : 풍속계
80 : 컨트롤러 81 : 모니터
100 : 요트

Claims (4)

1. 수상에서 이동하게 되는 선체(10)와; 상기 선체(10) 표면으로부터 수직으로 설치되는 세일마스트(20)와; 상기 세일마스트(20)에 장착되어 풍력을 받아 추진력을 획득하게 되는 세일(30)과; 상기 세일(30)에 연결되어 상기 세일(30)의 각도를 조절하게 되는 로프(40)와; 상기 로프(40)가 연결되고, 구동모터(55)와 결합되어 상기 구동모터(55)의 구동에 따라 상기 로프(40)를 감고 푸는 동작을 자동으로 수행하는 전동윈치(50)와; 상기 선체(10)의 후미에 설치되고, 회전각을 변경시키며 선체(10)의 진행방향을 조절하게 되는 방향타(60)와; 상기 선체(10), 세일마스트(20), 방향타(60) 중에서 선택된 어느 하나에 설치되어 요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향, 선체 진행방향, 방향타(60)의 회전각을 검출하게 되되, 상기 세일마스트(20)에 설치되어 요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향을 검출하는 풍향계(71), 상기 세일마스트(20)에 설치되고 지자기를 측정하여 선체 진행방향인 방위각을 검출하는 지자기 센서(72), 상기 방향타(60)와 연동되어 설치되고 상기 방향타(60)의 회전각을 검출하게 되는 회전각 검출센서(73)를 포함하는 센서모듈(70) 및; 상기 센서모듈(70)로부터 요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향, 선체 진행방향, 방향타(60)의 회전각을 입력받게 되고, 상기 전동윈치(50)가 연결된 로프(40)가 결합되는 세일(30)의 방향을 조절하여 요트(100)의 자동 항해를 제어하게 되는 컨트롤러(80)를 포함하는 요트(100)의 퍼지추론형 자동항해방법에 있어서,
   요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향과 요트(100)의 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수를 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 상기 컨트롤러(80)에 설정하고, 요트(100)의 선체(10) 하부에 설치된 방향타(60)의 회전각에 대한 입력 소속함수를 복수개의 크기별 구간으로 구획하여 상기 컨트롤러(80)에 설정하는 입력 소속함수 설정단계와;
   요트(100)의 목표 영각(attack angle)에 대한 출력 소속함수를 복수개의 범주영역별 구간으로 구획하여 상기 컨트롤러(80)에 설정하는 출력 소속함수 설정단계와;
   풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간으로부터 요트(100)의 목표 범주영역을 언어적으로 산출하여 표현하기 위한 목표 범주영역 산출용 지식베이스를 상기 컨트롤러(80)에 설정하는 목표 범주영역 산출용 지식베이스 설정단계와;
   요트(100)가 받고 있는 바람의 풍향, 요트(100)의 선체 진행방향, 요트(100)의 선체(10) 하부에 설치된 방향타(60)의 회전각을 상기 센서모듈(70)이 실시간으로 검출하는 상태정보 검출단계와;
   바람의 풍향과 선체 진행방향이 이루는 풍향-선체방향 사잇각을 상기 컨트롤러(80)가 산출한 다음, 산출된 풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 풍향-선체방향 사잇각의 입력 소속함수로부터 상기 컨트롤러(80)가 산출하는 풍향-선체방향 사잇각 퍼지추론단계와;
   방향타(60)의 회전각에 대응하는 크기별 구간과 소속도를 방향타 회전각의 입력 소속함수로부터 상기 컨트롤러(80)가 산출하는 방향타 회전각 퍼지추론단계와;
   풍향-선체방향 사잇각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간과 방향타 회전각에 대한 입력 소속함수의 크기별 구간을 목표 범주영역 산출용 지식베이스에 대응시켜 목표 범주영역을 상기 컨트롤러(80)가 언어적으로 산출하는 목표 범주영역 퍼지추론단계와;
   풍향-선체방향 사잇각에 대응하는 크기별 구간의 소속함수 소속도와 방향타 회전각에 대응하는 크기별 구간의 소속함수 소속도를 이용하여 목표 영각의 출력 소속함수로부터 비퍼지화된 목표 영각을 상기 컨트롤러(80)가 산출하는 목표 영각 산출단계 및;
   상기 목표 범주영역 퍼지추론단계에서 산출된 목표 범주영역과, 상기 목표 영각 산출단계에서 산출된 목표 영각에 맞추어 상기 전동윈치(50)의 구동을 자동제어하는 전동윈치 제어단계를 포함하여,
   상기 요트(100)의 선체 상측으로 세워진 세일마스트(20)에 장치되어 전동윈치(50)가 연결된 로프(40)가 결합되는 세일(30)의 방향이 조절되면서 요트(100)의 자동 항해가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 요트의 퍼지추론형 자동항해방법.
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