KR101508300B1 - 가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치 - Google Patents

가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치 Download PDF

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임선호
이정우
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Abstract

본 발명에 의한 가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 자기장을 예측하기 위한 장치는 해수면 아래 기 설치된 자기 센서로부터 획득한 센싱 값과 위치좌표 값을 입력 받아 그 입력 받은 센싱 값과 위치좌표 값을 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하는 데이터 그룹 생성부; 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 추가하여 업데이트하는 가상정보 생성부; 및 업데이트된 상기 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 다이폴 역산을 수행한 결과로 기 설정된 수심에서의 자기장을 예측하는 자기장 예측부를 포함한다.

Description

가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치{APPARATUS FOR PREDICTING MAGNETIC FIELD USING VIRTUAL SENSING DATA}
본 발명은 자기장 예측 기술에 관한 것으로서, 특히, 가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 함정에 의해 수중에서 발생하는 전기장, 자기장, 방사소음, 압력 등과 같은 다양한 신호들은 기뢰, 어뢰 및 감시체계에 의해 쉽게 탐지됨으로써 함정에 큰 위험을 초래하는 요소로 작용될 수 있다. 특히 수중 전자기(underwater electromagnetic) 신호와 수중 방사소음(underwater radiation noise) 신호는 세계 각국의 감응기뢰(influence mine)에서 주 탐지원으로 이용되고 있다.
함정의 건조 전/후에 함정으로부터 발생하는 수중 전자기 신호들을 예측하여 그 크기를 줄임으로써, 수중 위협세력으로부터 함정의 생존성을 증대시키기 위한 부단한 노력이 세계 각국의 군사 선진국을 중심으로 이루어지고 있다.
함정 외부 해수면 아래에 설치된 자기 센서로부터 획득된 센서 신호, 센서 위치 정보를 기반으로 다이폴 역산을 수행하여 그 수행한 결과로 특정 수심에서의 자기장을 예측하게 된다. 이때, 다이폴 역산에 쓰이는 데이터의 획득은 함정 길이의 1.5~2배 이상의 지역에서 이루어져야 하고 예측하고자 하는 수심보다 작은 수심에서 이루어져야 하는 조건을 만족해야 한다.
그러나 자기 센서 개수의 제한과 설치 위치의 고정성으로 인해 다양한 크기의 자기장 예측을 위한 다이폴 역산에 쓰이는 양질의 데이터 획득이 어렵기 때문에 기존의 방식은 자기장 등가 다이폴 역산 오차가 심하게 발생되는 문제점이 있다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실제 설치된 센서로부터 획득된 센싱 정보와 위치 정보를 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하고, 생성된 자기신호 데이터 그룹에 가상의 센싱정보와 위치정보를 추가하여 가상의 센싱정보와 위치 정보가 추가된 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 수행한 결과로 자기장을 예측하도록 하는 가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 자기장을 예측하기 위한 장치는 해수면 아래 기 설치된 자기 센서로부터 획득한 센싱 값과 위치좌표 값을 입력 받아 그 입력 받은 센싱 값과 위치좌표 값을 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하는 데이터 그룹 생성부; 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 추가하여 업데이트하는 가상정보 생성부; 및 업데이트된 상기 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 다이폴 역산을 수행한 결과로 기 설정된 수심에서의 자기장을 예측하는 자기장 예측부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 데이터 그룹 생성부는 입력 받은 상기 센싱 값과 위치좌표 값 중 기 설정된 제약 조건을 만족하는 데이터를 상기 자기신호 데이터 그룹에 포함시키되, 여기서, 상기 제약 조건은 함정 길이의 1.5~2배 이상의 지역에서 획득된 데이터이고 예측하고자 하는 수심보다 작은 수심에서 획득된 데이터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가상정보 생성부는 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹 내 센싱값과 위치좌표 값의 개수가 기 설정된 개수 이하이면, 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 생성하고, 생성된 상기 가상의 센싱 값과 위치정보 값을 기 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 추가하여 업데이트하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가상정보 생성부는 해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치된 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 측정된 센싱 값이 위치에 따라 표시된 그래프 상에서 상기 제2 자기 센서들 중 중심에서 양 끝단으로 이동하면서 센서 값의 크기가 센서 값 0을 통과하는 위치 A, B를 구하고 그 구한 위치 A, B에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하고, 상기 제1 자기 센서들 중 양 끝단 C, D에 위치하는 제1 자기 센서의 위치좌표 값과 3축 자기장 값을 구하며, 기 설정된 자기장의 확장 계수와 앞서 구한 A, B를 이용하여 상기 제1 자기 센서들이 위치하는 깊이에서 0을 통과하는 위치 E, F를 구하고 그 구한 위치 E, F에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하며, 기 설정된 자기장의 확장 계수를 이용하여 앞서 구한 C, D에 대응하는 제2 자기 센서가 위치하는 깊이에서의 위치 G, H를 구하고, 그 구한 G, H의 3축 자기장 값을 구하며, 상기 구한 E~C, D~F 구간 내에서 상기 제1 자기 센서의 설치 간격으로 샘플링을 하여, 그 샘플링한 결과로 가상의 제1 자기 센서의 위치좌표 값을 구하고, 이렇게 구한 상기 가상의 제1 자기 센서에 대응하는 제2 자기 센서의 센서 값에 기 산출된 자기장 변화율을 곱하여 그 곱한 결과로 상기 가상의 제1 자기 센서의 센서 값을 구하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자기장 변화율은 상기 그래프 상에 위치한 C, D의 3축 자기장 값과 G, H의 3축 자기장 값을 기반으로 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 자기장을 예측하기 위한 장치는 해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치된 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 획득한 센싱 값과 위치좌표 값을 입력 받아 그 입력 받은 센싱 값과 위치좌표 값을 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하는 데이터 그룹 생성부; 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 기 설정된 구간에서 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값과 위치좌표 값을 추가하여 업데이트하는 가상정보 생성부; 및 업데이트된 상기 자기신호 데이터 그룹 내 제1 자기 센서의 센싱 값, 위치좌표 값과 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값, 위치좌표 값을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 다이폴 역산을 수행한 결과로 기 설정된 수심에서의 자기장을 예측하는 자기장 예측부를 포함하되, 상기 제1 자기 센서의 깊이, 범위, 간격이 상기 제2 자기 센서의 깊이, 범위, 간격보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 데이터 그룹 생성부는 입력 받은 상기 센싱 값과 위치좌표 값 중 기 설정된 제약 조건을 만족하는 데이터를 상기 자기신호 데이터 그룹에 포함시키되, 여기서, 상기 제약 조건은 함정 길이의 1.5~2배 이상의 지역에서 획득된 데이터이고 예측하고자 하는 수심보다 작은 수심에서 획득된 데이터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가상정보 생성부는 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹 내 센싱값과 위치좌표 값의 개수가 기 설정된 개수 이하이면, 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 생성하고, 생성된 상기 가상의 센싱 값과 위치정보 값을 기 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 추가하여 업데이트하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가상정보 생성부는 해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치된 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 측정된 센싱 값이 위치에 따라 표시된 그래프 상에서 상기 제2 자기 센서들 중 중심에서 양 끝단으로 이동하면서 센서 값의 크기가 센서 값 0을 통과하는 위치 A, B를 구하고 그 구한 위치 A, B에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하고, 상기 제1 자기 센서들 중 양 끝단 C, D에 위치하는 제1 자기 센서의 위치좌표 값과 3축 자기장 값을 구하며, 기 설정된 자기장의 확장 계수와 앞서 구한 A, B를 이용하여 상기 제1 자기 센서들이 위치하는 깊이에서 0을 통과하는 위치 E, F를 구하고 그 구한 위치 E, F에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하며, 기 설정된 자기장의 확장 계수를 이용하여 앞서 구한 C, D에 대응하는 제2 자기 센서가 위치하는 깊이에서의 위치 G, H를 구하고, 그 구한 G, H의 3축 자기장 값을 구하며, 상기 구한 E~C, D~F 구간 내에서 상기 제1 자기 센서의 설치 간격으로 샘플링을 하여, 그 샘플링한 결과로 가상의 제1 자기 센서의 위치좌표 값을 구하고, 이렇게 구한 상기 가상의 제1 자기 센서에 대응하는 제2 자기 센서의 센서 값에 기 산출된 자기장 변화율을 곱하여 그 곱한 결과로 상기 가상의 제1 자기 센서의 센서 값을 구하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자기장 변화율은 상기 그래프 상에 위치한 C, D의 3축 자기장 값과 G, H의 3축 자기장 값을 기반으로 산출되는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 실제 설치된 센서로부터 획득된 센싱 정보와 위치 정보를 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하고, 생성된 자기신호 데이터 그룹에 가상의 센싱정보와 위치정보를 추가하여 가상의 센싱정보와 위치 정보가 추가된 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 수행한 결과로 수심에 따른 자기장을 예측하도록 함으로써, 다이폴 역산 오차를 줄여 자기신호 측정 및 보정 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 실제 설치된 센서로부터 획득된 센서 데이터 그룹에 가상의 센싱정보와 위치 정보를 추가하여 자기신호 측정 및 보정 성능을 향상시키기 때문에 추가적인 센서 설치 비용의 절감 및 설치 공간 제약성을 극복할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장을 예측하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서의 설치 위치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서로부터 획득된 센서 값을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에서 획득된 센서 값을 이용한 수심별 자기장 예측 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상의 센싱 값을 추가하여 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수심별 자기장 예측 결과를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 가상의 센싱 데이터를 이용하여 자기장을 예측하기 위한 장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
본 발명에서는 실제 설치된 센서로부터 획득된 센싱 정보와 위치 정보를 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하고, 생성된 자기신호 데이터 그룹에 가상의 센싱정보와 위치정보를 추가하여 가상의 센싱정보와 위치 정보가 추가된 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 자기장 등가 다이폴 역산을 수행한 결과로 수심에 따른 자기장을 예측하도록 하는 새로운 방안을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장을 예측하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자기장을 예측하기 위한 장치는 센싱정보 획득부(110), 위치정보 획득부(120), 데이터 그룹 생성부(130), 가상정보 생성부(140), 자기장 예측부(150) 등을 포함할 수 있다.
센싱정보 획득부(110)는 해수면 아래 기 설치된 자기 센서로부터 센싱 값을 획득할 수 있다.
위치정보 획득부(120)는 해수면 아래 설치된 자기 센서의 위치좌표 값을 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서의 설치 위치를 보여주는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 자기 센서는 해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치되되, 상대적으로 얕은 위치에 설치되는 제1 자기 센서와 상대적으로 깊은 위치에 설치되는 제2 자기 센서로 구분될 수 있다.
예컨대, 제1 자기 센서는 해수면으로부터 12m의 거리만큼 떨어져 4m 간격으로 설치되고, 제2 자기 센서는 해수면으로부터 20m의 거리만큼 떨어져 8m 간격으로 설치된다.
이때, 제1 자기 센서의 설치 범위는 제2 자기 센서의 설치 범위보다 작게 형성 된다. 예컨대, 제1 자기 센서의 설치 범위는 112m이고 제2 자기 센서의 설치 범위는 224m이다.
데이터 그룹 생성부(130)는 센싱정보 획득부(110)로부터 획득된 센싱 값과 위치정보 획득부(120)로부터 획득된 위치좌표 값을 제공 받아 그 제공 받은 센싱 값과 위치정보 값을 포함하는 다이폴 역산을 위한 자기신호 데이터 그룹을 생성할 수 있다.
이때, 데이터 그룹 생성부(130)는 제공 받은 센싱 값과 위치정보 값을 모두 자기신호 데이터 그룹에 포함시키지 않고, 다음의 제약조건을 만족하는 데이터 즉, 1)함정 길이의 1.5~2배 이상의 지역에서 획득되는 데이터, 2)예측하고자 하는 수심보다 작은 수심에서 획득된 데이터를 자기신호 데이터 그룹에 포함시킬 수 있다.
그 일예로, 종축 길이가 150m인 함정을 자기 센서로부터 측정된 센서 값과 위치좌표 값을 이용하여 등가 다이폴 역산 수행 후 수심 17m에서의 자기장을 예측하는 경우, 제2 자기 센서는 설치 수심 20m, 종축 총 길이가 224m이기 때문에 앞의 제약조건 1)은 만족시키지만 2)에는 위배되어 자기장 등가 다이폴 연산에 사용할 수 없다.
다른 예로, 제1 자기 센서는 설치 수심 12m, 종축 총 길이가 112m이기 때문에 앞의 제약 조건 2)는 만족시키지만 1)에는 위배되어 자기장 등가 다이폴 연산에 사용할 수 없다.
가상정보 생성부(140)는 생성된 자기신호 데이터 그룹 내 제1 자기 센서의 센싱값과 위치좌표 값의 개수가 기 설정된 개수 이하이면, 가상의 센싱 값과 위치정보 값을 생성할 수 있다.
이러한 가상의 센싱 값과 위치정보 값을 생성하는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서로부터 획득된 센서 값을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에서 획득된 센서 값을 이용한 수심별 자기장 예측 결과를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상의 센싱 값을 추가하여 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 함정 내 설치된 제1 자기 센서(shallow)로부터 측정된 센싱 값(빨간색 점)과 제2 자기 센서(deep)로부터 측정된 센싱 값(파란색 점)을 보여주고 있다. 여기서, 제2 자기 센서로부터 측정된 센싱 값은 함정 자기장의 시작과 끝이 명확히 표현 즉, 그래프의 가로축 양 끝단에서 zero-crossing이 되고 있는 반면, 제1 자기 센서로부터 측정된 센싱 값은 양 끝단에서 zero-crossing이 일어나고 있지 않다. 이는 제1 자기 센서 레이어의 배열 길이가 함정 길이의 1.5~2배 길이를 만족시키지 못하고 있기 때문이다.
만약 이렇게 제1 자기 센서로부터 측정된 센싱 값만을 이용하여 다이폴 연산을 수행할 경우 수심별 자기장 예측 결과는 도 4와 같이 큰 오차를 보이게 된다.
도 4를 참조하면, 파란색 선은 함정의 자기장을 제1 자기 센서 층의 데이터만을 이용해서 수심 17m에서 측정될 것으로 예측되는 값을 예측한 것이고 빨간색 선은 실제 수심 17m에서 함정 길이의 2배 길이에 걸쳐 측정한 이 함정의 수심 17m 자기장의 참값이다.
이처럼 12m 수심의 길이가 짧아 함정 자기장의 전체 형상(shape)을 명확히 표현하지 못하는 데이터 집합에 의한 예측결과는 데이터 획득이 안 된 부분에서 큰 오차를 보이게 된다.
이 오차의 원인은 결국 단서의 부족이다. 즉, 함정 앞, 뒤의 넓은 지역에 걸쳐 데이터들이 획득이 되어야 함정 자기장이 어디까지 측정되는지에 대한 정보를 알 수 있는데, 제1 자기 센서 층의 센서 데이터만으로는 이를 만족시키지 못하기 때문이다.
그래서 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 제2 자기 센서 층의 센싱 값을 이용한 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값들을 생성하여 제1 자기 센서 층의 수심에서도 마치 함정 자기장의 비교적 완전한 형상을 표현하는 데이터들의 집합을 획득하고자 한다.
즉, 제2 자기 센서 층의 센서들은 함정 자기장 형상을 명확히 표현 즉, 함정 길이의 1.5~2배에 걸쳐져 있지만 측정 수심이 예측 수심보다 깊어서 다이폴 역산에 쓰이지 못했다. 그러나, 제2 자기 센서 층의 센서들이 표현하는 함정 자기장의 형상은 제1 자기 센서의 수심에서도 그대로 나타날 것이라고 가정할 수 있으므로 제2 자기 센서 층의 센싱 값을 이용하여 제1 자기 센서 층의 센서 배열 길이가 짧아 획득되어 지지 못한 지역에 대한 가상 센싱 값(도 5의 분홍색 점)을 생성할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 먼저 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 측정된 센싱 값이 위치에 따라 표시된 그래프 상에서 제2 자기 센서들 중 중심에서 양 끝단으로 이동하면서 센서 값의 크기가 센서 값 0을 통과하는 위치 A, B를 구하고 그 구한 위치 A, B에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값 A(x_A, y_A, z_A), B(x_B, y_B, z_B)을 구할 수 있다.
다음으로, 제1 자기 센서들 중 양 끝단 C, D에 위치하는 제1 자기 센서의 위치좌표 값 C(x_C, y_C, z_C), D(x_D, y_D, z_D)와 3축 자기장 값 B_C(bx_C, by_C, bz_C), B_D(bx_D, by_D, bz_D)를 구한다.
다음으로, 해당 함정 자기장의 확장 계수(expansion factor)와 앞서 구한 A, B를 이용하여 제1 자기 센서들이 위치하는 깊이에서 0을 통과하는 위치 E, F를 구하고 그 구한 위치 E, F에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값 E(x_E, y_E, z_E), F(x_F, y_F, z_F)을 구할 수 있다.
다음으로, 해당 함정 자기장의 확장 계수(expansion factor)를 이용하여 앞서 구한 C, D에 대응하는 제2 자기 센서가 위치하는 깊이에서의 위치 G, H를 구하고, 그 구한 G, H의 3축 자기장 값 B_G(bx_G, by_G, bz_G), B_H(bx_H, by_H, bz_H)를 구한다.
이렇게 구한 C, D의 3축 자기장 값과 G, H의 3축 자기장 값을 기반으로 자기장의 변화율을 구할 수 있는데, 자기장의 변화율은 다음의 [수학식 1]과 같이 구한다.
[수학식 1]
ratio1 = bz_C / bz_G
ratio2 = bz_D / bz_H
상기 [수학식 1]을 기반으로 평균 변화율 ratio를 다음의 [수학식 2]와 같이 구한다.
[수학식 2]
Ratio = (ratio1 + ratio2) / 2
다음으로, 앞서 구한 E~C, D~F 구간 내에서 제1 자기 센서의 설치 간격으로 샘플링을 하여, 그 샘플링한 결과로 가상의 제1 자기 센서의 위치좌표 값을 구할 수 있다.
이렇게 구한 가상의 제1 자기 센서에 대응하는 제2 자기 센서의 센서 값에 평균 변화율 ratio를 곱해 그 곱한 결과로 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값을 구할 수 있다.
가상정보 생성부(140)는 이러한 과정을 통해 구한 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값과 위치좌표 값을 기 생성된 자기신호 데이터 그룹에 추가하여 업데이트(update)할 수 있다.
자기장 예측부(150)는 갱신된 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하고, 그 수행한 결과로 기 설정된 수심에서의 자기장을 예측할 수 있다. 즉, 자기장 예측부(150)는 갱신된 자기신호 데이터 그룹 내 제1 자기 센서의 센싱 값, 위치좌표 값 및 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값, 위치좌표 값을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하게 된다.
이때, 자기 소스에 대한 자기 다이폴 3축 방향 성분별 크기 (mx, my, mz)를 알고 있는 경우, 자기 소스에 의해 발생되는 정 자기장 신호는 비오-사바르 법칙(biot-savart law)을 이용하면 예측이 가능하다.
따라서 비오-사바르 법칙을 이용한 하나의 다이폴 집합
Figure 112014083878755-pat00001
에 의한 자기장 신호 B = (Bx, By, Bz)의 관계는 다음의 [수학식 3]과 같은 행렬 형태로 나타낸다.
[수학식 3]
Figure 112014083878755-pat00002
여기서, μ0는 공기 중 투과율을 나타내고, (x, y, z)는 3축 직교좌표 위치를 나타내며,
Figure 112014083878755-pat00003
를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수심별 자기장 예측 결과를 나타내는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 실제 설치된 자기 센서와 추가된 가상의 자기 센서를 이용하여 수심에 따른 자기장 예측 결과를 보여주고 있는데, 예측 결과와 실제 참값의 오차가 현저히 적음을 알 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 센싱정보 획득부
120: 위치정보 획득부
130: 데이터 그룹 생성부
140: 가상정보 생성부
150: 자기장 예측부

Claims (10)

  1. 해수면 아래 기 설치된 자기 센서로부터 획득한 센싱 값과 위치좌표 값을 입력 받아 그 입력 받은 센싱 값과 위치좌표 값을 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하는 데이터 그룹 생성부;
    생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 추가하여 업데이트하는 가상정보 생성부; 및
    업데이트된 상기 자기신호 데이터 그룹을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 다이폴 역산을 수행한 결과로 기 설정된 수심에서의 자기장을 예측하는 자기장 예측부;
    를 포함하되, 상기 데이터 그룹 생성부는
    입력 받은 상기 센싱 값과 위치좌표 값 중 기 설정된 제약 조건을 만족하는 데이터를 상기 자기신호 데이터 그룹에 포함시키되, 여기서, 상기 제약 조건은 함정 길이의 1.5~2배 이상의 지역에서 획득된 데이터이고 예측하고자 하는 수심보다 작은 수심에서 획득된 데이터인 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가상정보 생성부는,
    생성된 상기 자기신호 데이터 그룹 내 센싱값과 위치좌표 값의 개수가 기 설정된 개수 이하이면, 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 생성하고,
    생성된 상기 가상의 센싱 값과 위치정보 값을 기 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 추가하여 업데이트하는 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가상정보 생성부는,
    해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치된 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 측정된 센싱 값이 위치에 따라 표시된 그래프 상에서 상기 제2 자기 센서들 중 중심에서 양 끝단으로 이동하면서 센서 값의 크기가 센서 값 0을 통과하는 위치 A, B를 구하고 그 구한 위치 A, B에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하고,
    상기 제1 자기 센서들 중 양 끝단 C, D에 위치하는 제1 자기 센서의 위치좌표 값과 3축 자기장 값을 구하며,
    기 설정된 자기장의 확장 계수와 앞서 구한 A, B를 이용하여 상기 제1 자기 센서들이 위치하는 깊이에서 0을 통과하는 위치 E, F를 구하고 그 구한 위치 E, F에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하며,
    기 설정된 자기장의 확장 계수를 이용하여 앞서 구한 C, D에 대응하는 제2 자기 센서가 위치하는 깊이에서의 위치 G, H를 구하고, 그 구한 G, H의 3축 자기장 값을 구하며,
    상기 구한 E~C, D~F 구간 내에서 상기 제1 자기 센서의 설치 간격으로 샘플링을 하여, 그 샘플링한 결과로 가상의 제1 자기 센서의 위치좌표 값을 구하고,
    이렇게 구한 상기 가상의 제1 자기 센서에 대응하는 제2 자기 센서의 센서 값에 기 산출된 자기장 변화율을 곱하여 그 곱한 결과로 상기 가상의 제1 자기 센서의 센서 값을 구하는 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 자기장 변화율은 상기 그래프 상에 위치한 C, D의 3축 자기장 값과 G, H의 3축 자기장 값을 기반으로 산출되는 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  6. 해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치된 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 획득한 센싱 값과 위치좌표 값을 입력 받아 그 입력 받은 센싱 값과 위치좌표 값을 포함하는 자기신호 데이터 그룹을 생성하는 데이터 그룹 생성부;
    생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 기 설정된 구간에서 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값과 위치좌표 값을 추가하여 업데이트하는 가상정보 생성부; 및
    업데이트된 상기 자기신호 데이터 그룹 내 제1 자기 센서의 센싱 값, 위치좌표 값과 가상의 제1 자기 센서의 센싱 값, 위치좌표 값을 기반으로 자기장 등가 다이폴 역산을 수행하여 그 다이폴 역산을 수행한 결과로 기 설정된 수심에서의 자기장을 예측하는 자기장 예측부;
    를 포함하되, 상기 제1 자기 센서의 깊이, 범위, 간격이 상기 제2 자기 센서의 깊이, 범위, 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 데이터 그룹 생성부는,
    입력 받은 상기 센싱 값과 위치좌표 값 중 기 설정된 제약 조건을 만족하는 데이터를 상기 자기신호 데이터 그룹에 포함시키되, 여기서, 상기 제약 조건은 함정 길이의 1.5~2배 이상의 지역에서 획득된 데이터이고 예측하고자 하는 수심보다 작은 수심에서 획득된 데이터인 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 가상정보 생성부는,
    생성된 상기 자기신호 데이터 그룹 내 센싱값과 위치좌표 값의 개수가 기 설정된 개수 이하이면, 기 설정된 구간에서 가상의 센싱 값과 위치좌표 값을 생성하고,
    생성된 상기 가상의 센싱 값과 위치정보 값을 기 생성된 상기 자기신호 데이터 그룹에 추가하여 업데이트하는 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 가상정보 생성부는,
    해수면 아래 서로 다른 깊이에 서로 다른 범위와 간격으로 설치된 제1 자기 센서와 제2 자기 센서 각각으로부터 측정된 센싱 값이 위치에 따라 표시된 그래프 상에서 상기 제2 자기 센서들 중 중심에서 양 끝단으로 이동하면서 센서 값의 크기가 센서 값 0을 통과하는 위치 A, B를 구하고 그 구한 위치 A, B에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하고,
    상기 제1 자기 센서들 중 양 끝단 C, D에 위치하는 제1 자기 센서의 위치좌표 값과 3축 자기장 값을 구하며,
    기 설정된 자기장의 확장 계수와 앞서 구한 A, B를 이용하여 상기 제1 자기 센서들이 위치하는 깊이에서 0을 통과하는 위치 E, F를 구하고 그 구한 위치 E, F에 있는 제2 자기 센서의 위치좌표값을 구하며,
    기 설정된 자기장의 확장 계수를 이용하여 앞서 구한 C, D에 대응하는 제2 자기 센서가 위치하는 깊이에서의 위치 G, H를 구하고, 그 구한 G, H의 3축 자기장 값을 구하며,
    상기 구한 E~C, D~F 구간 내에서 상기 제1 자기 센서의 설치 간격으로 샘플링을 하여, 그 샘플링한 결과로 가상의 제1 자기 센서의 위치좌표 값을 구하고,
    이렇게 구한 상기 가상의 제1 자기 센서에 대응하는 제2 자기 센서의 센서 값에 기 산출된 자기장 변화율을 곱하여 그 곱한 결과로 상기 가상의 제1 자기 센서의 센서 값을 구하는 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 자기장 변화율은 상기 그래프 상에 위치한 C, D의 3축 자기장 값과 G, H의 3축 자기장 값을 기반으로 산출되는 것을 특징으로 하는 자기장을 예측하기 위한 장치.
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