KR101486409B1 - System for sensing underwater ocstacle ＆ planing route using observation change of tidal current - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 운동체 외부에 부착된 조류센서를 통해 실시간으로 조류 변화 데이터를 측정하고 측정된 조류 변화 데이터를 기저장된 조류 변화 데이터 및 운행 해역 환경정보로 예측된 예측값과 비교하여 해저 환경변화를 판단하고 수중 운동체의 이동경로 상에 물체가 존재할 때, 이동경로를 새로 생성하게 되는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater obstacle detection and path planning system through observations of algae flow changes, and more particularly, to an algae change sensor that measures algae change data in real time through an algae sensor attached to the outside of an underwater vehicle, It is possible to detect submarine environment changes by comparing with the predicted values from the algae change data and the operating area environment information, and to detect the underwater obstacle by observing the algae flow change which generates a new route when an object exists on the movement path of the underwater vehicle Path planning system.
우리나라는 삼면이 바다로 둘러 쌓여있다. 특히, 서해와 남해는 수심이 얕고 불규칙적인 해안구조를 형성하고 있음에 따라, 수중에서 운행되는 잠수함 등의 수중 운동체는 해저 운행에 안전을 기해야 한다.Three sides of our country are surrounded by the sea. In particular, since the West Sea and the South Sea form a shallow and irregular coastal structure, submersible vehicles such as submarines that operate underwater should be safe for the submarine operation.
수중 운동체에는 음파탐지기인 소나가 장착되는 것이 일반적이지만, 소나는 바다에 존재하는 소리를 탐지하는 장치이므로, 수중에 존재 가능한 무소음 부유 물체 즉, 빙하, 암석 등을 탐지하는 것에 곤란함이 있으며, 수중 운동체가 운행되는 해저 항로에 존재 가능한 불규칙적인 해저지형을 시시각각 확인하는 것에 어려움이 있다.Although sonar, which is a sonar detector, is generally mounted on an underwater vehicle, sonar is a device for detecting the sound existing in the sea. Therefore, it is difficult to detect noiseless floating objects such as glaciers and rocks that can be present in the water. It is difficult to confirm the irregular undersea topography which can exist in the submarine route that the moving body is running.
또한, 난류와 해류의 영향으로 수중 운동체가 운행되는 해저에는 지속적인 조류흐름이 존재하며, 수중에 존재 가능한 무소음 물체, 해저지형, 또는 다른 수중 운동체에 의해서 조류흐름이 시시각각으로 변할 수 있어 조류흐름의 변화를 감지하고 대처하는 것이 바람직하다.In addition, due to the effects of turbulence and currents, there is a continuous flow of current in the sea floor where underwater vehicles are operated. The flow of algae can change instantaneously by noiseless objects, underwater terrain, It is preferable to detect and cope with such a situation.
한편, 조류가 외부의 물리적 변화가 없으면 쉽게 방향이 바뀌지 않는 특성을 이용하여, 잠수함 또는 잠수정에 부착된 조류 센서를 통해 조류의 흐름을 감시하고 있다가 예상치 못한 조류의 흐름이 감지되면 이를 물리적 장애물의 존재로 인한 변화로 간주하고 조류의 변화를 줄 수 있는 장애물의 위치 및 구조를 예측하여 장애물과의 충돌을 피할 수 있는 안정적인 이동 경로를 찾는 데 도움을 주어, 수중에서의 장애물 회피를 보다 효과적이며 안정적으로 하고 이를 통해 잠수함 또는 잠수정 즉, 수중 운동체의 안정적인 수중 이동에 기여할 수 있을 것으로 예상 된다.On the other hand, if the bird does not change its direction easily without external physical change, it will monitor the flow of the algae through the algae sensor attached to the submarine or submersible. If unexpected flow of algae is detected, By predicting the location and structure of the obstacle that can be considered to be a change due to existence and to give a change of the algae, it helps to find a stable route to avoid collision with the obstacle, so that obstacle avoidance in the water is more effective and stable , Which is expected to contribute to the stable underwater movement of submarines or submersibles, ie, underwater vehicles.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 수중 운동체 외벽에 부착된 조류 센서를 이용하여 주위 조류의 흐름을 주기적으로 모니터링하여 이상 조류 흐름을 파악하고 이상 조류 흐름에 대하여 이상 변화를 일으킬 수 있는 외부 물체의 형태를 역으로 추정하여 주위 환경을 인지하며, 외부 물체가 수중 운동체가 이동하고자 하는 경로와 겹치는 장애물로 판단될 경우 이를 피할 수 있는 경로를 찾도록 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention, which has been made in view of the above, to periodically monitor the flow of surrounding algae using an algae sensor attached to the outer wall of an underwater vehicle to grasp the abnormal flow of the algae, In this paper, we propose a new method for estimating the flow direction of a submerged vehicle by observing the shape of an external object. And to provide an underwater obstacle detection and path planning system.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템에 따르면, 수중 운동체 외부에 부착된 다수개의 조류센서와, 다수개의 조류센서를 통해 측정된 수중 운동체 외부의 조류 데이터인 측정값을 통합처리하여 센싱데이터를 생성하는 조류데이터생성부와, 기존정보를 근거로 예측된 수중 운동체 외부의 조류 데이터인 예측값와 센싱데이터를 비교하여 차이를 도출하는 데이터처리부와, 센싱데이터와 예측값의 차이를 근거로 수중 운동체 외부 환경을 역추정하고, 수중 운동체의 이동정보와 비교하여 새로운 이동경로를 생성하는 이동경로생성부를 포함하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an underwater obstacle detection and path planning system, including a plurality of algae sensors attached to the outside of an underwater vehicle, a plurality of algae sensors attached to the underwater vehicle, A data processing unit for comparing the sensed data with predicted values of algae data outside the predicted underwater vehicle based on the existing information to derive a difference; And a movement path generation unit for generating a new movement path by comparing the movement environment information of the underwater vehicle with the movement information of the underwater vehicle based on the difference between the data and the predicted value, .
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 다수개의 조류센서는 수중 운동체의 길이방향 중심축과 수평을 이루면서 수중 운동체 외부에 길이방향을 따라 등간격으로 부착될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the plurality of algae sensors may be attached to the outside of the underwater vehicle at regular intervals along the longitudinal direction while being parallel to the longitudinal center axis of the underwater vehicle.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 조류데이터생성부는 다수개의 조류센서로부터 측정된 각각의 측정값을 수신하여 통합하는 데이터통합장치와, 수중 운동체의 외형 정보를 근거로 수중 운동체 형상에 의해 발생되는 조류 데이터인 영향값을 통합된 측정값에서 필터링하여 센싱데이터를 생성하는 자체영향제거필터를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the alga data generating unit includes a data integrating device for receiving and integrating respective measured values measured from a plurality of algae sensors, and a data collecting device for collecting alga data May include a self-affect removal filter that filters the in-effect values from the aggregated measurements to generate sensing data.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 데이터처리부는 센싱데이터가 저장되는 외부조류기록데이터베이스와, 외부조류기록데이터베이스에 기저장된 센싱데이터와 수중 운동체가 운행 중인 해역의 환경 정보를 근거로 수중 운동체 외부 조류의 데이터인 예측값을 산출하는 주위조류예측장치와, 센싱데이터와 예측값을 비교하는 이상여부판단장치를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a data processing unit includes an external algae recording database storing sensing data, sensing data stored in an external algae recording database, and environmental information of a sea area in which an underwater vehicle is operating, An ambient algicidal predicting device for calculating a predicted value that is data and an abnormality judging device for comparing the sensed data with a predicted value.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 이동경로생성부는 센싱데이터와 예측값의 차이를 근거로 수중 운동체 외부 환경을 역추정하여 갱신된 환경정보를 산출하는 주위환경 역추정장치와, 수중 운동체의 이동정보와 갱신된 환경정보를 비교하여 수중 운동체의 이동경로 상에 충돌 가능한 물체가 있는지 판단하는 충돌가능여부판단장치와, 수중 운동체의 새로운 이동경로를 생성하는 이동경로생성장치를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a movement path generation unit includes an environment environment inferencing device for calculating environment information updated by inversely estimating an external environment of an underwater vehicle based on a difference between sensing data and a predicted value, A collision possibility determination device for comparing the updated environment information to determine whether there is an object that can collide on the movement path of the underwater vehicle, and a movement path generation device for generating a new movement path of the underwater vehicle.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템에 따르면, 수중 운동체의 외부 조류 데이터를 측정하고, 측정된 조류 데이터에서 수중 운동체의 형상에 의한 조류변화가 배제된 센싱데이터를 산출하는 조류데이터산출단계와, 기저장된 센싱데이터와 수중 운동체가 운행 중인 해역의 환경 정보를 근거로 수중 운동체 외부의 조류 데이터를 예측하여 예측값을 생성하고 센싱데이터와 예측값을 비교하여 조류변화를 판단하는 조류변화판단단계와, 수중 운동체 외부의 조류에 변화가 있을 때, 수중 운동체 외부의 물리적환경을 역추정하는 주변환경역추정단계와, 수중 운동체 이동경로 상에 수중 운동체와 충돌가능한 물체가 있는지 판단하는 충돌물체유무판단단계를 포함하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an underwater obstacle detection and path planning system for observing algae flow, comprising: measuring outside algae data of an underwater vehicle; And generating a predicted value by predicting the algae data outside the underwater vehicle based on the stored sensing data and the environmental information of the sea area in which the underwater vehicle is running and comparing the sensed data with the predicted value A step of estimating a surrounding environment inversely estimating a physical environment outside the underwater vehicle when there is a change in algae outside the underwater vehicle; Determining whether or not an object is present; And provides a method of detecting underwater obstacles and path planning through fire observation.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 조류데이터산출단계는 수중 운동체에 부착된 다수개의 조류센서를 통해 수중 운동체 외부의 조류 데이터를 계측하는 외부조류데이터계측단계와, 외부의 조류 데이터인 측정값를 통합하고 수중 운동체 형상에 의해 발생된 조류 데이터인 영향값을 필터링 하여 센싱데이터를 산출하는 센싱데이터산출단계를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the alga data calculation step includes an external alga data measurement step of measuring algae data outside the underwater vehicle through a plurality of algae sensors attached to the underwater vehicle, And a sensing data calculating step of calculating sensing data by filtering an influence value which is alga data generated by the shape of an underwater vehicle.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 충돌물체유무판단단계에서 수중 운동체의 이동경로 상에 충돌가능한 물체가 있다고 판단되면, 수중 운동체의 이동경로가 재생성될 수 있다. According to another aspect of the present invention, when it is determined in the step of determining whether there is an impact object, the movement path of the underwater vehicle can be regenerated if it is determined that there is an object capable of impacting on the movement path of the underwater vehicle.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 기저장된 센싱데이터는 조류데이터산출단계에서 산출된 센싱데이터가 주기적으로 저장됨으로써 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, pre-stored sensing data may be formed by periodically storing sensed data calculated in the algal data calculation step.
이러한 본 발명에 따른 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템에 의하면, 수중에서의 충돌 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, an underwater obstacle detection and path planning system through observation of a change in the flow of the algae can prevent a collision accident in water.
또한, 수중에서의 충돌 사고가 방지됨으로써 인명 피해와 금전 피해가 감소될 수 있다.In addition, collision accidents in the water can be prevented, and loss of life and money damage can be reduced.
또한, 조류센서를 패시브하게 제작함으로써 외부에서 조류센서의 센싱 작동을 탐지할 수 없는 효과가 있다.In addition, since the algae sensor is made passive, the sensing operation of the algae sensor can not be detected from the outside.
또한, 외부에서 조류센서의 작동을 탐지할 수 없으므로, 군사적인 용도로 사용하는 것이 가능한 효과가 있다.Further, since the operation of the algae sensor can not be detected from outside, there is an effect that it can be used in a military use.
또한, 수중에서 주위 환경을 인지하게 되는 소나를 대체할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of replacing the sonar which is perceived by the surrounding environment in water.
또한, 소나에 비하여 작은 크기로 제작하는 것이 가능하므로, 작은 크기의 수중 운동체에 장착하는 것이 용이한 효과가 있다.In addition, since it can be manufactured in a smaller size than the sonar, it is easy to mount it on a small-sized underwater vehicle.
도 1은 본 발명의 일실시예의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 개요도,
도 2는 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 조류센서의 장착예시도,
도 3은 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 조류센서의 작동 개념도,
도 4는 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 데이터 통합장치의 개념도,
도 5는 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 자체 영향 제거 필터의 개념도,
도 6은 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 외부 조류 기록 데이터 베이스의 개념도,
도 7은 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 주위 조류 예측장치의 개념도,
도 8은 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 이상 여부 판단 장치의 개념도,
도 9는 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 주위 환경 역추정 장치의 개념도,
도 10은 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 충돌 가능 여부 판단 장치의 개념도,
도 11은 도 1의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 이동 경로 생성 장치의 개념도,
도 12는 정상상태의 조류와 장애물로 인한 조류의 변화를 예시한 예시도,
도 13은 본 발명의 일실시예의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법의 절차도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of an underwater obstacle detection and path planning system through algae flow change observations in an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an illustration of an installation of an algae sensor in an underwater obstacle detection and path planning system through observation of algae flow change in FIG. 1;
3 is an operational conceptual view of an algae sensor in an underwater obstacle detection and path planning system through observation of algae flow change in Fig.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a data integration device for an underwater obstacle detection and path planning system by observing changes in the flow of a bird in FIG. 1;
FIG. 5 is a conceptual view of a self-influencing filter of an underwater obstacle detection and path planning system by observing the change of the bird flow in FIG. 1;
FIG. 6 is a conceptual diagram of an external algae logging database of an underwater obstacle detection and path planning system through algae flow change observation of FIG. 1;
FIG. 7 is a conceptual diagram of an apparatus for predicting an ambient flow of an underwater obstacle detection and path planning system by observing changes in the flow of an algae in FIG.
FIG. 8 is a conceptual diagram of an apparatus for determining an abnormality of an underwater obstacle detection and path planning system by observing changes in the flow of the algae in FIG. 1;
FIG. 9 is a conceptual diagram of an apparatus for estimating an environment inverse of an underwater obstacle detection and path planning system by observing changes in the flow of the algae in FIG. 1;
FIG. 10 is a conceptual diagram of an apparatus for determining whether a collision is possible in an underwater obstacle detection and path planning system by observing changes in the flow of the algae in FIG. 1;
FIG. 11 is a conceptual diagram of an apparatus for detecting an underwater obstacle and a path planning system of the path planning system,
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of changes in algae due to algae and obstacles in a steady state,
FIG. 13 is a flow chart of a method for detecting an underwater obstacle and a route planning method by observing algae flow change in an embodiment of the present invention.
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 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The exemplary embodiments of the present invention may be embodied in many different forms without departing from the scope of the present invention. It is not limited to the embodiment.
도 1은 본 발명의 일실시예의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템의 개요도이다.1 is a schematic diagram of an underwater obstacle detection and path planning system through algae flow change observations in an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템은, 수중 운동체 외부에 부착된 다수개의 조류센서(100)와, 다수개의 조류센서(100)를 통해 측정된 수중 운동체 외부의 조류 데이터인 측정값을 통합처리하여 센싱데이터를 생성하는 조류데이터생성부(200)와, 기존정보를 근거로 예측된 수중 운동체 외부의 조류 데이터인 예측값과 센싱데이터를 비교하여 차이를 도출하는 데이터처리부(300)와, 센싱데이터와 예측값의 차이를 근거로 수중 운동체 외부 환경을 역추정하고, 수중 운동체의 이동정보와 비교하여 새로운 이동경로를 생성하는 이동경로생성부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the underwater obstacle detection and path planning system according to the present invention includes a plurality of algae sensors 100 attached to the outside of an underwater vehicle, and a plurality of algae sensors 100 A bird
또한, 도 2에 사각형으로 표시된 바와 같이, 조류센서는 수중 운동체의 길이방향 중심축과 수평을 이루도록 수중 운동체 외부에 등간격으로 부착된다. Further, as indicated by a rectangle in Fig. 2, the algae sensor is attached to the outside of the underwater vehicle at equal intervals so as to be horizontal with the longitudinal center axis of the underwater vehicle.
이때, 조류센서는 수중 운동체의 부착할 수 있는 영역에서 최대한 넓은 지역을 적은 수의 센서로 감지할 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the algae sensor is disposed so as to be able to sense a region as large as possible in a region where an underwater vehicle can be attached by a small number of sensors.
도 2의 좌측에 도시된 바와 같이, 어뢰형 잠수함의 경우 상대적으로 감지 면적이 넓은 양측면에 조류센서를 부착하는 것이 바람직하며, 도 2의 우측에 도시된 바와 같이, 만타형 잠수정의 경우 상대적으로 감지 면적이 넓은 윗면 또는 아랫면에 조류센서를 부착하는 것이 바람직하다. As shown in the left side of FIG. 2, in the case of the torpedo type submarine, it is preferable to attach the algae sensor to both sides with a relatively large sensing area. In the case of the manta type submarine, It is preferable to attach the algae sensor to the upper surface or the lower surface having a large area.
본 발명의 일실시예에서의 수중 운동체는 어뢰형 잠수함으로, 조류센서(100)는 도 2의 좌측에 도시된 바와 같이, 배치된다. 또한, 조류센서(100)는 조류센서(100)를 구성하는 장치센서의 저항값 변화를 통해 조류 발생 여부와 강도를 측정하게 되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 조류(f)의 힘 즉, 조류(f)가 이동되며 움직이는 운동에너지에 의해 스프링(S)으로 지지되는 장치센서가 가압되어 위치변형되고, 위치변형됨에 따라 발생되는 저항값 변화를 측정하여 조류의 발생 여부와 강도를 측정하게 된다.In the embodiment of the present invention, the underwater vehicle is a torpedo type submarine, and the alga sensor 100 is disposed as shown in the left side of FIG. The bird sensor 100 measures the presence or the intensity of the algae through a change in the resistance value of the device sensor constituting the algae sensor 100. As shown in FIG. 3, the force of the algae f, that is, The device fs is moved and the device sensor supported by the spring S is displaced by the moving kinetic energy and the change of the resistance value caused by the positional deformation is measured to measure the occurrence and intensity of the algae .
조류데이터생성부(200)는 다수개의 조류센서(100)로부터 측정된 각각의 측정값을 수신하여 통합하는 데이터통합장치(210)와, 수중 운동체의 외형 정보를 근거로 수중 운동체 형상에 의해 발생되는 조류 데이터인 영향값을 통합된 측정값에서 필터링하여 센싱데이터를 생성하는 자체영향제거필터(220)를 포함한다.The alga
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터통합장치(210)는 각각의 조류센서(100)로부터 수신된 측정값과 각각의 조류센서(100) 부착위치 정보를 통합하게 되며, 자체영향제거필터(220)는 측정값에 수중 운동체 자체의 볼륨에 의한 영향값을 빼서 순수 외부 조류 센싱데이터를 생성하게 된다. 4 to 5, the
데이터처리부(300)는 센싱데이터가 저장되는 외부조류기록데이터베이스(310)와, 외부조류기록데이터베이스(310)에 기저장된 센싱데이터와 수중 운동체가 운행 중인 해역의 환경 정보를 근거로 수중 운동체 외부 조류의 데이터인 예측값를 산출하는 주위조류예측장치(320)와, 센싱데이터와 예측값를 비교하는 이상여부판단장치(330)를 포함한다.The
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 외부조류기록데이터베이스(310)는 생성된 센싱데이터를 시간별로 데이터베이스에 기록하게 되며, 주위조류예측장치(320)는 해저 지형 정보와 인공위성을 통한 날씨정보 등을 이용하여 컴퓨터로 조류를 시뮬레이션하고 이에 대한 해조류 예측 결과를 얻게 되며, 이상여부판단장치(330)는 조류센서(100)로부터 얻은 측정값과 예측값을 비교하여, 일정 이상의 값 차이가 나면 이상으로 판단하게 된다.6 to 8, the external
이동경로생성부(400)는 센싱데이터와 예측값의 차이를 근거로 수중 운동체 외부 환경을 역추정하여 갱신된 환경정보를 산출하는 주위환경 역추정장치(410)와, 수중 운동체의 이동정보와 갱신된 환경정보를 비교하여 수중 운동체의 이동경로 상에 충돌 가능한 물체가 있는지 판단하는 충돌가능여부판단장치(420)와, 수중 운동체의 새로운 이동경로를 생성하는 이동경로생성장치(430)를 포함한다.The movement
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 주위환경 역추정장치(410)는 기존 지형 정보에 측정값 좀더 정확히는 센싱데이터를 바탕으로 역으로 주위 환경 정보를 유추하여 지형 정보를 새로 만들게 되며, 충돌가능여부판단장치(420)는 주위의 예측 지형에 대해 기존의 이동 경로를 대입하여, 이동 경로로 이동할 경우 지형과 충돌이 발생할 수 있는지 판단하게 되며, 이동경로생성장치(430)는 새로운 이동 경로를 생성하므로써 수중 운동체가 충돌 없이 이동 가능하게 된다. As shown in FIGS. 9 to 11, the surrounding
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템은 도 12에 도시된 바와 같이, 기저장된 조류흐름(f)의 센싱데이터 및 환경 정보를 근거로 예측된 예측값와, 운행 중 측정된 조류흐름(f')의 센싱데이터를 비교하여 차이가 있다면, 수중 운동체(A) 외부의 물리적 환경을 예측값와 조류흐름(f')의 센싱데이터의 차이점을 근거로 추정하게 되며, 수중 운동체(A)의 진행 방향에 추정 물체(B)가 존재할 때, 수중 운동체(A)의 이동 경로를 새로 생성하게 된다.As shown in FIG. 12, the underwater obstacle detection and path planning system through the bird flow change observation in the embodiment of the present invention configured as described above is a system for detecting and estimating an underwater obstacle based on the sensed data of the pre- If the predicted value is compared with the sensing data of the measured flow t (f ') during operation, the physical environment outside the underwater vehicle A is estimated based on the difference between the predicted value and the sensed data of the tidal flow f' , A movement path of the underwater vehicle (A) is newly generated when the estimated object (B) exists in the traveling direction of the underwater vehicle (A).
도 13은 본 발명의 일실시예의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법의 절차도이다.FIG. 13 is a flow chart of a method for detecting an underwater obstacle and a route planning method by observing algae flow change in an embodiment of the present invention.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법은, 수중 운동체의 외부 조류 데이터를 측정하고, 측정된 조류 데이터에서 수중 운동체의 형상에 의한 조류변화가 배제된 센싱데이터를 산출하는 조류데이터산출단계(S100)와, 기저장된 센싱데이터와 수중 운동체가 운행 중인 해역의 환경 정보를 근거로 수중 운동체 외부의 조류 데이터를 예측하여 예측값을 생성하고 센싱데이터와 예측값을 비교하여 조류변화를 판단하는 조류변화판단단계(S200)와, 수중 운동체 외부의 조류에 변화가 있을 때, 수중 운동체 외부의 물리적환경을 역추정하는 주변환경역추정단계(S300)와, 수중 운동체 이동경로 상에 수중 운동체와 충돌가능한 물체가 있는지 판단하는 충돌물체유무판단단계(S400)를 포함한다.As shown in FIG. 13, the method for sensing and path planning an underwater obstacle through observation of algae flow change according to the present invention is a method for measuring the algae data of an underwater vehicle and measuring the algae change due to the shape of the underwater vehicle (S100) for calculating the excluded sensing data; predicting the algae data outside the underwater vehicle based on the pre-stored sensing data and the environmental information of the sea area in which the underwater vehicle is operating, (S300) for inversely estimating the physical environment outside the underwater vehicle when there is a change in the algae outside the underwater vehicle, a step (S200) And determining whether there is an object colliding with the underwater vehicle on the movement path (S400).
조류데이터산출단계(S100)는 수중 운동체에 부착된 다수개의 조류센서를 통해 수중 운동체 외부의 조류 데이터를 계측하는 외부조류데이터계측단계(S110)와, 외부의 조류 데이터인 측정값을 통합하고 수중 운동체 형상에 의해 발생된 조류 데이터인 영향값을 필터링 하여 센싱데이터를 산출하는 센싱데이터산출단계(S120)를 포함한다.The algae data calculation step S100 includes an algae data measurement step S110 for measuring algae data outside the underwater vehicle through a plurality of algae sensors attached to the underwater vehicle, And a sensing data calculation step (S120) of filtering the influence value, which is bird data generated by the shape, to calculate sensing data.
조류변화판단단계(S200)에서 예측값을 생성하기 위해서 사용되는 기저장된 센싱데이터는 조류데이터산출단계(S100)에서 산출된 센싱데이터가 주기적으로 저장됨으로써 형성된다. 즉, 수중 운동체의 위치정보 별로 미리 산출되었던 센싱데이터를 정리하여 기저장된 센싱데이터로써 활용하는 것이다.The pre-stored sensing data used for generating the predicted value in the bird's movement change determination step S200 is formed by periodically storing the sensing data calculated in the bird's water data calculation step S100. That is, the sensing data previously calculated according to the position information of the underwater vehicle are collected and utilized as previously stored sensing data.
충돌물체유무판단단계(S400)에서 수중 운동체의 이동경로 상에 충돌가능한 물체가 있다고 판단되면, 수중 운동체의 이동경로가 재생성된다.If it is determined in step S400 that there is a collision object on the movement path of the underwater vehicle, the movement path of the underwater vehicle is regenerated.
100: 조류센서 200: 조류데이터생성부
210: 데이터통합장치 220: 자체영향제거필터
300: 데이터처리부 310: 외부조류기록데이터베이스
320: 주위조류예측장치 330: 이상여부판단장치
400: 이동경로생성부 410: 주위환경 역추정장치
420: 충돌가능여부판단장치 430: 이동경로생성장치
S100: 조류데이터산출단계 S110: 외부조류데이터계측단계
S120: 센싱데이터산출단계 S200: 조류변화판단단계
S300: 주변환경역추정단계 S400: 충돌물체유무판단단계100: alga sensor 200: alga data generating unit
210: data integration device 220: self-elimination filter
300: data processing unit 310: external bird record database
320: surrounding alga predicting device 330: abnormality judging device
400: moving path generating unit 410:
420: Collision possibility determining device 430: Move path generating device
S100: Algae data calculation step S110: External algae data measurement step
S120: Sensing data calculation step S200: Bird change determination step
S300: surrounding environment inverse estimation step S400:
Claims (9)
상기 다수개의 조류센서를 통해 측정된 상기 수중 운동체 외부의 조류 데이터인 측정값을 통합처리하여 센싱데이터를 생성하는 조류데이터생성부;
기존정보를 근거로 예측된 상기 수중 운동체 외부의 조류 데이터인 예측값과 상기 센싱데이터를 비교하여 차이를 도출하는 데이터처리부;
상기 센싱데이터와 상기 예측값의 차이를 근거로 상기 수중 운동체 외부 환경을 역추정하고, 상기 수중 운동체의 이동정보와 비교하여 새로운 이동경로를 생성하는 이동경로생성부;를 포함하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템.A plurality of algae sensors attached to the outside of an underwater vehicle;
An algae data generation unit for integrating the measured values, which are algae data outside the underwater vehicle, measured through the plurality of algae sensors to generate sensing data;
A data processing unit for comparing the predicted value, which is algae data outside the underwater vehicle, predicted based on the existing information with the sensing data to derive a difference;
And a movement path generation unit for inversely estimating the external environment of the underwater vehicle based on the difference between the sensing data and the predicted value and generating a new movement path by comparing the movement data of the underwater vehicle with the movement information of the underwater vehicle. Underwater obstacle detection and path planning system.
상기 다수개의 조류센서는 상기 수중 운동체의 길이방향 중심축과 수평을 이루면서 상기 수중 운동체 외부에 길이방향을 따라 등간격으로 부착된 것을 특징으로 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of algae sensors are attached to the outside of the underwater vehicle at regular intervals along the longitudinal direction while being horizontally aligned with the longitudinal center axis of the underwater vehicle.
상기 조류데이터생성부는
상기 다수개의 조류센서로부터 측정된 각각의 상기 측정값을 수신하여 통합하는 데이터통합장치와,
상기 수중 운동체의 외형 정보를 근거로 상기 수중 운동체 형상에 의해 발생되는 조류 데이터인 영향값을 통합된 상기 측정값에서 필터링하여 상기 센싱데이터를 생성하는 자체영향제거필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템.The method according to claim 1,
The alga data generating unit
A data integrator for receiving and integrating each of the measured values measured from the plurality of algaecensors,
And a self-influential filter for generating the sensing data by filtering the influence value, which is alga data generated by the shape of the underwater vehicle, on the basis of the appearance information of the underwater vehicle, from the integrated measurement values. Underwater obstacle detection and path planning system through change observation.
상기 데이터처리부는
상기 센싱데이터가 저장되는 외부조류기록데이터베이스와,
상기 외부조류기록데이터베이스에 기저장된 상기 센싱데이터와 상기 수중 운동체가 운행 중인 해역의 환경 정보를 근거로 상기 수중 운동체 외부 조류의 데이터인 상기 예측값를 산출하는 주위조류예측장치와,
상기 센싱데이터와 상기 예측값을 비교하는 이상여부판단장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템.The method according to claim 1,
The data processing unit
An external bird record database in which the sensing data is stored,
An ambient algae predicting device for calculating the predicted value, which is data of the underwater vehicle extraneous algae, based on the sensed data already stored in the external algae record database and environmental information of a sea area in which the underwater vehicle is running;
And an abnormality determining unit for comparing the sensing data with the predicted value.
상기 이동경로생성부는
상기 센싱데이터와 상기 예측값의 차이를 근거로 상기 수중 운동체 외부 환경을 역추정하여 갱신된 환경정보를 산출하는 주위환경 역추정장치와,
상기 수중 운동체의 이동정보와 상기 갱신된 환경정보를 비교하여 상기 수중 운동체의 이동경로 상에 충돌 가능한 물체가 있는지 판단하는 충돌가능여부판단장치와,
상기 수중 운동체의 새로운 이동경로를 생성하는 이동경로생성장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 시스템.The method according to claim 1,
The movement path generation unit
An environment inverse estimator for inversely estimating the external environment of the underwater vehicle based on the difference between the sensing data and the predicted value to calculate updated environmental information;
A collision possibility determination device that compares the movement information of the underwater vehicle with the updated environment information to determine whether there is a collision object on the movement path of the underwater vehicle;
And a movement route generating device for generating a new movement route of the underwater vehicle.
기저장된 센싱데이터와 상기 수중 운동체가 운행 중인 해역의 환경 정보를 근거로 상기 수중 운동체 외부의 상기 조류 데이터를 예측하여 예측값을 생성하고 상기 센싱데이터와 상기 예측값을 비교하여 조류변화를 판단하는 조류변화판단단계;
상기 수중 운동체 외부의 조류에 변화가 있을 때, 상기 수중 운동체 외부의 물리적환경을 역추정하는 주변환경역추정단계;
상기 수중 운동체 이동경로 상에 상기 수중 운동체와 충돌가능한 물체가 있는지 판단하는 충돌물체유무판단단계;를 포함하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법.A tidal data calculation step of measuring the external tidal data of the underwater vehicle and calculating the sensed data excluding the tidal change due to the shape of the underwater vehicle from the measured tidal data;
And a controller for generating a predicted value by predicting the algae data outside the underwater vehicle on the basis of previously stored sensing data and environmental information of a sea area in which the underwater vehicle is operating and comparing the sensed data with the predicted value, step;
An inferior environment inverse estimating step of inversely estimating a physical environment outside the underwater vehicle when the algae outside the underwater vehicle changes;
Determining whether there is an object colliding with the underwater vehicle on the underwater vehicle movement path; and determining whether an impact object is present on the underwater vehicle movement path.
상기 조류데이터산출단계는
상기 수중 운동체에 부착된 다수개의 조류센서를 통해 상기 수중 운동체 외부의 조류 데이터를 계측하는 외부조류데이터계측단계와,
상기 외부의 조류 데이터인 측정값을 통합하고 상기 수중 운동체 형상에 의해 발생된 조류 데이터인 영향값을 필터링 하여 상기 센싱데이터를 산출하는 센싱데이터산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법.The method according to claim 6,
The alga data calculation step
An external algae data measuring step of measuring algae data outside the underwater vehicle through a plurality of algae sensors attached to the underwater vehicle;
And a sensing data calculating step of calculating the sensing data by integrating the measured values of the external algae data and filtering the influence values of the algae data generated by the shape of the underwater vehicle to thereby calculate the sensing data. Underwater obstacle detection and path planning method.
상기 충돌물체유무판단단계에서 상기 수중 운동체의 이동경로 상에 상기 충돌가능한 물체가 있다고 판단되면, 상기 수중 운동체의 이동경로가 재생성되는 것을 특징으로 하는 포함하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법.The method according to claim 6,
Wherein the moving path of the underwater vehicle is regenerated when it is determined that the collision object exists on the movement path of the underwater vehicle in the step of determining whether or not the impact object is present. Planning method.
상기 기저장된 센싱데이터는 상기 조류데이터산출단계에서 산출된 상기 센싱데이터가 주기적으로 저장됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 조류 흐름 변화 관측을 통한 수중 장애물 감지 및 경로계획 방법.The method according to claim 6,
Wherein the pre-stored sensing data is formed by periodically storing the sensed data calculated in the algal data calculation step.
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|---|---|---|---|
| KR1020140006841A KR101486409B1 (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | System for sensing underwater ocstacle ＆ planing route using observation change of tidal current |
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| KR1020140006841A KR101486409B1 (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | System for sensing underwater ocstacle ＆ planing route using observation change of tidal current |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240019559A (en) | 2022-08-04 | 2024-02-14 | 국립창원대학교 산학협력단 | Path Planning Algorithm for Minimizing The Propulsion Energy Consumption of Submarines Considering Ocean Environment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100457966B1 (en) * | 2004-03-03 | 2004-11-20 | 주식회사 코솔라엔지니어링 | Tide signal system and measuring method of tide thereof |
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2014
- 2014-01-20 KR KR1020140006841A patent/KR101486409B1/en active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
| KR100457966B1 (en) * | 2004-03-03 | 2004-11-20 | 주식회사 코솔라엔지니어링 | Tide signal system and measuring method of tide thereof |
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| KR20240019559A (en) | 2022-08-04 | 2024-02-14 | 국립창원대학교 산학협력단 | Path Planning Algorithm for Minimizing The Propulsion Energy Consumption of Submarines Considering Ocean Environment |
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