KR101544478B1 - System of analysis using surrounding information for tidal current effect of underwater vehicle and analysis method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템 및 분석하는 방법에 관한 것으로, 수중 운동체 주변의 정보를 이용하여 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 요소를 검출하고 수중 운동체에게 영향을 미칠 최소시간을 산출하는 최소시간산출수단과, 수중 운동체의 주변 영역을 다수개의 단위 크기의 계산공간으로 나누고, 계산공간의 조류흐름을 분석하며, 계산공간의 조류흐름이 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 분석시간산출수단과, 최소시간과 필요계산시간을 비교하는 비교수단을 포함하며, 수중 운동체가 주위 환경의 변화로 받는 조류의 영향에 대비할 수 있으므로, 조류흐름변화에 따른 수중 운동체와 부유물체 또는 해저 지형물과의 충돌이 방지되는 효과가 있는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템 및 분석하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a system and method for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using surrounding information, and more particularly, to a method and apparatus for detecting an influence on the movement of an underwater vehicle using information about the underwater vehicle, A minimum time calculating means for calculating a minimum time to be performed on the submerged vehicle; a minimum time calculating means for dividing the surrounding region of the underwater vehicle into a plurality of unit-size calculating spaces, analyzing the algae flow in the calculating space, An analysis time calculating means for calculating a necessary calculation time which is a time required for calculation, and a comparison means for comparing the minimum time and the necessary calculation time. Since the underwater vehicle can prepare for the influence of the algae received by the change of the surrounding environment, The effect of preventing the collision between the underwater vehicle and the floating object or the sea floor due to the flow change. Using information and analysis system provides a way to analyze the impact of the bird underwater vehicles.
Description
본 발명은 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템 및 분석하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 영향요소를 판별하고, 영향요소에 의해 변화되는 조류흐름을 유한체적법(FINITE VOLUME METHOD, FVM) 기반의 계산유체역학(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC, CFD) 방법을 통해 분석하여 수중 운동체의 이동 중 조류흐름의 변화로 인해 발생 가능한 충돌을 예방하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템 및 분석하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using ambient information, and more particularly to a system and method for analyzing algae influences of an underwater vehicle using ambient information, Flow is analyzed by COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD) method based on FINITE VOLUME METHOD (FVM) to utilize the surrounding information to prevent possible collision due to changes in the flow of the underwater vehicle during movement To a system and method for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle.
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, 유한체적법 기반의 유체역학기법을 통해 부피를 가진 물체가 존재하는 한정된 계산공간에서의 유체의 흐름을 추정할 수 있으며, 이를 이용하여 각종 지리적 정보나 센서 장비를 통해 한정된 수중 계산공간상의 해저 지형 정보나 정적 또는 동적 수중 물체의 위치 및 모양 정보를 얻을 수 있다.On the other hand, it is possible to estimate the flow of a fluid in a limited computational space in which a volume object exists by means of a finite volume method based fluid dynamics technique. Using this information, Terrain information and position and shape information of static or dynamic underwater objects can be obtained.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 수중 환경에서의 조류의 움직임이 중요한 영향을 미침에도 불구하고 조류의 완벽한 관측이 어렵고 예측에 많은 시간이 소요되어 실시간성이 중요한 운항중인 잠수함 또는 잠수정에 사용하기 어렵다는 점을 극복하기 위하여, 유한체적기반의 계산유체역학을 실시간으로 이용하여, 잠수함 또는 잠수정 즉, 수중 운동체에 미치는 조류의 영향을 계산하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템 및 분석하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for monitoring a bird's movement in an underwater environment, In order to overcome the difficulties of using submarines or submersibles, the computational fluid dynamics based on finite volume can be used in real time, and the submarine or submersible, that is, A system for analyzing the influence, and a method for analyzing.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템에 따르면, 수중 운동체 주변의 정보를 이용하여 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 요소를 검출하고 수중 운동체에게 영향을 미칠 최소시간을 산출하는 최소시간산출수단과, 수중 운동체의 주변 영역을 다수개의 단위 크기의 계산공간으로 나누고, 계산공간의 조류흐름을 분석하며, 계산공간의 조류흐름이 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 분석시간산출수단과, 최소시간과 필요계산시간을 비교하는 비교수단을 포함하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템을 제공한다.According to the system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the surrounding information of the present invention for achieving the above object, it is possible to detect factors affecting the movement of the underwater vehicle using the information around the underwater vehicle, And calculating a minimum time to be applied to the underwater vehicle, and dividing the peripheral area of the underwater vehicle into a plurality of unit-sized calculation spaces, analyzing the tidal flow in the calculation space, An analysis time calculation means for calculating a necessary calculation time which is a time for calculating the influence degree and a comparison system for comparing the minimum time and the necessary calculation time are provided to provide a system for analyzing the influences of algae on an underwater vehicle do.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 최소시간산출수단은 수중 운동체 주변의 지형 정보 및 물체의 위치, 운동 정보를 수집하는 정보수집수단과, 정보수집수단을 통해 수집된 정보를 통해 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 요소인 영향요소를 도출하는 영향요소판별수단과, 영향요소가 수중 운동체에 영향을 미칠 때까지의 시간인 최소시간을 계산하는 최소시간계산수단을 포함할 수 있으며, 정보수집수단에서 수집하는 물체의 운동 정보는 속도일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the minimum time calculation means comprises: an information collection means for collecting topographical information, an object position, and exercise information around an underwater vehicle; An influence element discriminating means for deriving an influence element which is an influence element and a minimum time calculating means for calculating a minimum time which is a time until the influence element affects an underwater vehicle, The motion information of an object may be velocity.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 분석시간산출수단은 수중 운동체의 현재 위치 및 이동 경로를 근거로, 수중 운동체의 위치 및 이동에 영향을 줄 수 있는 주변 영역을 도출하는 주변영역도출수단과, 주변 영역을 계산하기 위해 다수개의 계산공간으로 나누는 계산체적메싱수단과, 각각의 계산공간에 흐르는 조류의 흐름을 분석하는 유체역학계산수단과, 유체역학계산수단의 분석 시간을 측정하여, 필요계산시간을 산출하는 산출수단을 포함할 수 있으며, 산출수단은 분석 시간을 측정하는 측정수단과, 단위 시간 동안 유체역학계산수단을 통해 분석할 수 있는 계산공간의 갯수인 단위갯수를 도출하는 단위갯수 도출수단과, 수중 운동체에 미칠 영향도를 계산하기 위한 계산공간의 최소 갯수인 계산최소갯수를 도출하는 계산최소갯수 도출수단을 포함하며, 필요계산시간은 계산최소갯수와 단위갯수의 상관식으로 산출될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the analysis time calculating means includes a peripheral region deriving means for deriving a peripheral region that can influence the position and movement of the underwater vehicle based on the current position and the movement path of the underwater vehicle, And calculating the necessary calculation time by measuring the analysis time of the hydrodynamic calculation means and calculating the time required for the calculation of the hydrodynamic calculation means The calculation unit may include measurement means for measuring the analysis time, unit number derivation means for deriving a unit number, which is the number of calculation spaces that can be analyzed through the fluid dynamic calculation means for a unit time, A minimum number of calculation means for deriving the minimum number of calculations, which is the minimum number of calculation spaces for calculating the influence on the underwater vehicle , Required calculation time can be calculated by the correlation calculation of the minimum number and the unit number.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 계산최소갯수는 유체역학계산수단을 통해 분석된 각각의 계산공간 중 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간의 갯수일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the minimum number of calculations may be the number of calculation spaces analyzed to affect the movement of the underwater vehicle among the respective calculation spaces analyzed through the hydrodynamic calculation means.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법에 따르면, 수중 운동체의 현재 위치 및 이동 경로에 영향을 줄 수 있는 주변 영역을 도출하는 주변영역도출단계와, 주변 영역의 지형 정보 및 존재하는 물체의 위치, 운동 정보를 수집하는 주변정보수집단계와, 지형 정보와 운동 정보를 이용하여 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 영향요소를 검출하는 영향요소검출단계와, 영향요소로부터 수중 운동체가 영향받기 시작하는 최소시간을 산출하는 최소시간산출단계와, 주변 영역을 다수개의 계산공간으로 나누는 메싱단계와, 계산공간의 조류흐름을 각각 분석하고, 계산공간의 조류흐름이 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 필요계산시간 산출단계와, 최소시간과 필요계산시간을 비교하는 비교단계를 포함하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법을 제공한다.According to the method for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the ambient information of the present invention to achieve the above object, A peripheral information collecting step of collecting the topographic information of the surrounding area and the location of the existing object and the motion information, and the influencing element detecting the influencing element affecting the movement of the underwater vehicle using the topographic information and the motion information A minimum time calculating step of calculating a minimum time at which the underwater vehicle starts to be influenced by the influencing element; a meshing step of dividing the surrounding area into a plurality of calculation spaces; Calculate required calculation time to calculate the required calculation time, which is the time for calculating the influence degree of the algae flow on the underwater vehicle And a comparison step of comparing the minimum time and the necessary calculation time to analyze the bird effect of the underwater vehicle using the surrounding information.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 비교단계에서 최소시간이 필요계산시간에 비하여 길 때, 메싱단계와 필요계산시간 산출단계가 반복수행될 수 있다.According to one aspect of the present invention, when the minimum time is longer than the required computation time in the comparison step, the meshing step and the required computation time computing step may be repeatedly performed.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 메싱단계가 반복수행될 때, 계산공간 중 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간의 체적이 더 작아지도록 나눠질 수 있으며, 필요계산시간 산출단계가 반복수행될 때, 수중 운동체에 미칠 영향도를 계산하기 위한 계산공간의 최소 갯수인 계산최소갯수가 증가될 수 있다.According to another aspect of the present invention, when the meshing step is repeatedly performed, the volume of the calculation space analyzed to affect the movement of the underwater vehicle in the calculation space can be divided so that the required calculation time calculation step is repeated When performed, the minimum number of calculations, which is the minimum number of calculation spaces for calculating the influence on the underwater vehicle, can be increased.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 비교단계에서 최소시간이 필요계산시간과 동일할 때, 필요계산시간 동안 산출된 영향도를 수중 운동체의 이동 제어 수단에 송신할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, when the minimum time is equal to the required calculation time in the comparison step, the calculated influence during the required calculation time can be transmitted to the movement control means of the underwater vehicle.
이러한 본 발명에 따른 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템 및 분석하는 방법에 의하면, 수중 운동체가 주위 환경의 변화로 받는 조류의 영향에 대비할 수 있으므로, 조류흐름변화에 따른 수중 운동체와 부유물체 또는 해저 지형물과의 충돌이 방지되는 효과가 있다.According to the system and method for analyzing the influence of the algae on the underwater vehicle using the ambient information according to the present invention, the underwater vehicle can prepare for the influence of the algae due to the change of the surrounding environment, And the collision with the floating object or the sea floor land is prevented.
또한, 본 발명의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템을 모듈화함으로써, 수중 운동체의 안정 장치로 개발 가능한 효과가 있다.Further, by modularizing a system for analyzing the influences of algae of an underwater vehicle using the ambient information of the present invention, there is an effect that it can be developed as a stabilizer for an underwater vehicle.
또한, 산출된 조류의 흐름 즉, 조력을 이용하여 수중 운동체가 이동하는 것이 가능하므로, 이동에 필요한 에너지 효율이 증대되며, 궁극적으로 에너지 소모가 감소되는 효과가 있다.Further, since the underwater vehicle can move using the calculated flow of the algae, that is, the tidal force, the energy efficiency required for movement is increased, and energy consumption is ultimately reduced.
또한, 산출된 조류의 흐름에 따라 최적의 해저 항로를 생성하는 것이 가능한 효과가 있다.In addition, there is an effect that it is possible to generate an optimum sea bed route in accordance with the calculated flow of the bird.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 개요도,
도 2는 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 정보수집수단의 개념도,
도 3은 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 영향요소판별수단의 개념도,
도 4는 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 최소시간계산수단의 개념도,
도 5는 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 주변영역도출수단의 개념도,
도 6은 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 계산체적메싱수단의 개념도,
도 7은 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 유체역학계산수단의 개념도,
도 8은 도 1의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 단위갯수도출수단의 개념도,
도 9는 본 발명의 일 실시예의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법의 절차도,
도 10은 조류의 변화 예시도 및 도 2의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법에 따라 계산공간이 나눠진 예시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a system for analyzing algae influences of an underwater vehicle using ambient information of an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a conceptual diagram of an information collecting means of a system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the surrounding information of FIG. 1;
FIG. 3 is a conceptual diagram of an influence element discrimination means of a system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the ambient information of FIG. 1;
FIG. 4 is a conceptual diagram of a means for calculating the minimum time of a system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the ambient information of FIG. 1;
FIG. 5 is a conceptual diagram of a means for deriving a peripheral region of a system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the surrounding information of FIG. 1;
FIG. 6 is a conceptual diagram of a calculation volume meshing means of a system for analyzing algae influences of an underwater vehicle using the ambient information of FIG. 1;
Fig. 7 is a conceptual diagram of a means for calculating the hydrodynamics of a system for analyzing the influence of algae on a submerged vehicle using the surrounding information of Fig. 1;
FIG. 8 is a conceptual diagram of the unit number deriving means of a system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the ambient information of FIG. 1;
9 is a flow chart of a method for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using ambient information of an embodiment of the present invention,
FIG. 10 is an exemplary diagram showing a calculation space according to a method of analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the algae change example and the ambient information of FIG. 2; FIG.
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 일 실시예의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a system for analyzing algae influences of an underwater vehicle using ambient information of an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템은, 수중 운동체 주변의 정보를 이용하여 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 요소를 검출하고 수중 운동체에게 영향을 미칠 최소시간을 산출하는 최소시간산출수단(100)과, 수중 운동체의 주변 영역을 다수개의 단위 크기의 계산공간으로 나누고, 계산공간의 조류흐름을 분석하며, 계산공간의 조류흐름이 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 분석시간산출수단(200)과, 최소시간과 필요계산시간을 비교하는 비교수단(300)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a system for analyzing the influences of algae on an underwater vehicle using information of the surroundings of the present invention detects information on factors affecting the movement of the underwater vehicle using information around the underwater vehicle, A minimum time calculating means (100) for calculating a minimum time to be affected by the movement of the underwater vehicle; An analysis time calculation means 200 for calculating a necessary calculation time which is a time for calculating the influence degree on the minimum time and the required calculation time, and comparison means 300 for comparing the minimum time and required calculation time.
본 발명의 일실시예에서, 최소시간산출수단(100)는 수중 운동체 주변의 지형 정보 및 물체의 위치, 운동 정보를 수집하는 정보수집수단(110)와, 정보수집수단(110)를 통해 수집된 정보를 통해 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 요소인 영향요소를 도출하는 영향요소판별수단(120)와, 영향요소가 수중 운동체에 영향을 미칠 때까지의 시간인 최소시간을 계산하는 최소시간계산수단(130)를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the minimum
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 정보수집수단(110)은 잠수함 또는 잠수정 즉, 수중 운동체 주위의 정적 또는 동적 물체들의 모양, 위치, 속도 등의 움직임 정보 등을 수집하여 데이터베이스에 기록하여 등록하게 된다.As shown in FIGS. 2 to 4, the information collecting means 110 collects motion information such as the shape, position and speed of a submarine or a submersible, that is, static or dynamic objects around an underwater vehicle, .
영향요소판별수단(120)은 등록된 정적 또는 동적 물체 가운데 수중 운동체 이동시, 물체의 움직임으로 인한 발생 조류의 영향을 받을 가능성이 있는 물체를 선별하게 된다.The influence element discriminating means 120 selects an object which is likely to be influenced by the generated algae due to the movement of the object during the movement of the underwater vehicle among the registered static or dynamic objects.
최소시간계산수단(130)은 주위 물체의 움직임으로 인한 영향력 범위에 수중 운동체가 들어갈 예상 시간(ΔT, 거리(D)/이동 속도(V))을 계산하게 된다. The minimum time calculation means 130 calculates the expected time (? T, distance D / moving speed V) for the underwater vehicle to enter the influence range due to the motion of the surrounding object.
분석시간산출수단(200)는 수중 운동체의 현재 위치 및 이동 경로를 근거로, 수중 운동체의 위치 및 이동에 영향을 줄 수 있는 주변 영역을 도출하는 주변영역도출수단(210)와, 주변 영역을 계산하기 위해 다수개의 계산공간으로 나누는 계산체적메싱수단(220)와, 각각의 계산공간에 흐르는 조류의 흐름을 분석하는 유체역학계산수단(230)와, 유체역학계산수단(230)의 분석 시간을 측정하여, 필요계산시간을 산출하는 산출수단(240)을 포함한다.The analysis time calculation means 200 includes a peripheral region derivation means 210 for deriving a peripheral region that can affect the position and movement of the underwater vehicle based on the current position and movement path of the underwater vehicle, (230) for analyzing the flow of algae flowing in each of the calculation spaces, and an analysis time measuring unit (230) for calculating the analysis time of the fluid dynamic calculation means (230) And calculating
이때, 산출수단(240)는 분석 시간을 측정하는 측정수단(241)와, 단위 시간 동안 유체역학계산수단(230)를 통해 분석할 수 있는 계산공간의 갯수인 단위갯수를 도출하는 단위갯수 도출수단(242)와, 수중 운동체에 미칠 영향도를 계산하기 위한 계산공간의 최소 갯수인 계산최소갯수를 도출하는 계산최소갯수 도출수단(243)을 포함한다.The
계산최소갯수는 유체역학계산수단(230)를 통해 분석된 각각의 계산공간 중 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간의 갯수이다.The minimum number of calculations is the number of calculation spaces that are analyzed to affect the movement of the underwater vehicle among the respective calculation spaces analyzed through the fluid dynamic calculation means 230.
또한, 필요계산시간은 계산최소갯수와 단위갯수의 상관식으로 산출되는데, 본 발명의 일실시예에서는 계산최소갯수에서 단위갯수를 나누어 필요계산시간을 산출하게 된다.In addition, the required calculation time is calculated by a correlation between the minimum number of calculations and the number of units. In an embodiment of the present invention, the required calculation time is calculated by dividing the number of units by the minimum number of calculations.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 주변영역도출수단(210)은 수중 운동체와 이동 물체의 거리 정보를 기반으로 영향도가 큰 영역을 추출하게 된다.As shown in FIGS. 5 to 8, the surrounding
계산체적메싱수단(220)은 주어진 총 체적 개수 N을 가지고 이동 물체와 수중 운동체 간의 영향력이 큰 영역을 세분화하여 메싱 하게 된다.The computation volume meshing
유체역학계산수단(230)은 메싱 작업이 끝난 계산공간(기하학) 정보를 바탕으로 CFD 시스템을 이용하여 시뮬레이션하게 된다.The hydrodynamic computation means 230 simulates using the CFD system based on the computational space (geometry) information that has been subjected to meshing.
단위갯수도출수단(242)는 자체 컴퓨터 계산 능력에 기반한 체적당 계산 시간에, 요구되는 체적 개수를 곱해서, 총 계산공간을 계산하는 데 걸리는 필요계산시간을 산출하게 된다.The unit number derivation means 242 multiplies the required number of volumes by the computation time per volume based on the computational capability of the computer itself to calculate the required computation time required to calculate the total computation space.
비교수단(300)은 최소시간과 필요계산시간을 비교하게 되는데, 최소시간이 필요계산시간에 비하여 길 때, 계산체적메싱수단(220)이 재작동 되도록 신호를 주게 되며, 최소시간이 필요계산시간에 비하여 짧거나 같을 때, 계산된 영향도를 수중 운동체의 이동 제어수단으로 송신하게 된다.The comparison means 300 compares the minimum time with the required computation time. When the minimum time is longer than the required computation time, the computation volume meshing means 220 signals to be reactivated, The calculated influence degree is transmitted to the movement control means of the underwater vehicle.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템은 도 9에 도시된 절차도에 의해 조류영향을 분석하게 된다.The system for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using the ambient information of the embodiment of the present invention configured as described above analyzes the algae influences by the flowchart shown in FIG.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법의 절차도이고, 도 10은 조류의 변화 예시도 및 도 9의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법에 따라 계산공간이 나눠진 예시도이다.FIG. 9 is a flow chart of a method for analyzing the influence of algae on an underwater vehicle using ambient information according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a view showing an algae effect Which is an example in which the calculation space is divided according to the method of analyzing the image.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법은, 수중 운동체의 현재 위치 및 이동 경로에 영향을 줄 수 있는 주변 영역을 도출하는 주변영역도출단계(S100)와, 주변 영역의 지형 정보 및 존재하는 물체의 위치, 운동 정보를 수집하는 주변정보수집단계(S200)와, 지형 정보와 운동 정보를 이용하여 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 영향요소를 검출하는 영향요소검출단계(S300)와, 영향요소로부터 수중 운동체가 영향 받기 시작하는 최소시간을 산출하는 최소시간산출단계(S400)와, 주변 영역을 다수개의 계산공간으로 나누는 메싱단계(S500)와, 계산공간의 조류흐름을 각각 분석하고, 계산공간의 조류흐름이 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 필요계산시간 산출단계(S600)와, 최소시간과 필요계산시간을 비교하는 비교단계(S700)를 포함한다.As shown in FIG. 9, the method of analyzing the influence of the algae on the underwater vehicle using the surrounding information of the present invention includes a step of deriving a surrounding region that can affect the current position and the movement path of the underwater vehicle, (S200) for collecting the terrain information of the surrounding area, the location of the existing object, and the motion information, and an influence factor affecting the movement of the underwater vehicle using the terrain information and the motion information. A minimum time calculating step S400 for calculating a minimum time for the underwater vehicle to be influenced by the influencing element from the influencing element, a meshing step S500 for dividing the surrounding area into a plurality of calculation spaces, , And to calculate the necessary calculation time, which is the time for calculating the influence of the algae flow in the calculation space on the underwater vehicle, And a calculation step (S600), and a comparison step of comparing the minimum number of the required computation time (S700).
또한, 비교단계(S700)에서 최소시간이 필요계산시간에 비하여 길 때, 메싱단계(S500)와 필요계산시간 산출단계(S600)가 반복 수행되며, 비교단계(S700)에서 최소시간이 필요계산시간과 동일할 때, 필요계산시간 동안 산출된 영향도를 수중 운동체의 이동 제어 수단에 송신하게 된다.If the minimum time is longer than the required computation time in the comparison step S700, the meshing step S500 and the required computation time computing step S600 are repeatedly performed. In the comparison step S700, , The influence degree calculated during the necessary calculation time is transmitted to the movement control means of the underwater vehicle.
본 발명의 일실시예에서 메싱단계(S500)가 반복 수행될 때, 계산공간 중 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간의 체적이 더 작아지도록 나눠지게 된다. In the embodiment of the present invention, when the meshing step S500 is repeated, the volume of the calculation space analyzed to affect the movement of the underwater vehicle in the calculation space is divided to be smaller.
도 10에 도시된 바와 같이, 수중 운동체(A) 주변에 부유물체(B)가 갑작스럽게 나타나는 경우, 조류의 흐름(f)이 급격히 변화되고 상대적으로 작은 크기인 수중 운동체(A)의 운행에 큰 영향을 끼치게 된다.10, when the floating object B suddenly appears around the underwater vehicle A, the flow f of the algae is rapidly changed, and the flow of the underwater vehicle A, which is a relatively small size, Will be affected.
이때, 본 발명의 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법이 적용됨으로써, 최초 메싱단계(S500)를 통해 단위 크기로 나눠진 계산공간(M1) 중 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간(M2)은 반복되는 메싱단계(S500)를 통하여 더 작은 체적을 가지도록 나누게 된다.At this time, by applying the method of analyzing the influence of algae on the underwater vehicle using the surrounding information of the present invention, it is possible to influence the movement of the underwater vehicle among the calculation space M1 divided into unit sizes through the first meshing step S500 The analyzed computational space M2 is divided through a repetitive meshing step S500 to have a smaller volume.
즉, 필요계산시간 산출단계(S600)가 반복 수행될 때, 수중 운동체에 미칠 영향도를 계산하기 위한 계산공간의 최소 갯수인 계산최소갯수가 증가된다.That is, when the required calculation time calculation step S600 is repeated, the minimum number of calculation spaces, which is the minimum number of calculation spaces for calculating the influence on the underwater vehicle, is increased.
본 발명의 일실시예는 메싱단계(S500)와 필요계산시간 산출단계(S600)가 반복 수행될 때, 계산공간의 체적이 더 작아짐에 따라 계산 최소갯수가 증가됨으로써, 영향요소로부터 수중 운동체가 영향 받는 순간까지 더 정밀히 조류흐름을 분석하게 되어 정밀한 영향도 결과를 얻게 된다.In an embodiment of the present invention, when the meshing step (S500) and the required calculation time calculating step (S600) are repeatedly performed, the minimum number of calculations is increased as the volume of the calculation space becomes smaller, By precisely analyzing the flow of the tidal current until the moment it is received, precise influences also result.
이때, 순간순간 영향도 중간 결과를 얻게 되므로, 급박하게 변화하는 환경 속에서도 영향도 결과를 수중 운동체의 운행에 적용할 수 있게 된다.At this time, since the intermediate effect of the momentary effect is also obtained, it is possible to apply the influence result to the operation of the underwater vehicle even in a rapidly changing environment.
100: 최소시간산출수단 110: 정보수집수단
120: 영향요소판별수단 130: 최소시간계산수단
200: 분석시간산출수단 210: 주변영역도출수단
220: 계산체적메싱수단 230: 유체역학계산수단
240: 산출수단 241: 측정수단
242: 단위갯수 도출수단 243: 계산최소갯수 도출수단
300: 비교수단 S100: 주변영역도출단계
S200: 주변정보수집단계 S300: 영향요소검출단계
S400: 최소시간산출단계 S500: 메싱단계
S600: 필요계산시간 산출단계 S700: 비교단계100: minimum time calculating means 110: information collecting means
120: influence element discrimination means 130: minimum time calculation means
200: analysis time calculating means 210: peripheral region deriving means
220: computational volume meshing means 230: fluid dynamic computation means
240: calculating means 241: measuring means
242: Unit number deriving means 243: Minimum number of calculating means
300: comparison means S100: peripheral region derivation step
S200: peripheral information collection step S300: influencing element detection step
S400: Minimum time calculating step S500: Meshing step
S600: Required calculation time calculation step S700: Comparison step
Claims (11)
상기 수중 운동체의 주변 영역을 다수개의 단위 크기의 계산공간으로 나누고, 상기 계산공간의 조류흐름을 분석하며, 상기 계산공간의 조류흐름이 상기 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 분석시간산출수단;
상기 최소시간과 상기 필요계산시간을 비교하는 비교수단;을 포함하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템에 있어서,
상기 최소시간산출수단는
상기 수중 운동체 주변의 지형 정보 및 물체의 위치, 운동 정보를 수집하는 정보수집수단과,
상기 정보수집수단을 통해 수집된 정보를 통해 상기 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 요소인 영향요소를 도출하는 영향요소판별수단과,
상기 영향요소가 상기 수중 운동체에 영향을 미칠 때까지의 시간인 상기 최소시간을 계산하는 최소시간계산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템.A minimum time calculating means for detecting an element influencing the movement of the underwater vehicle using information about the underwater vehicle and calculating a minimum time to affect the underwater vehicle;
Wherein the controller is configured to divide the peripheral area of the underwater vehicle into a plurality of unit-sized calculation spaces, analyze the algae flow in the calculation space, calculate necessary computation time, which is a time for calculating the influence of the algae flow in the calculation space on the underwater vehicle, An analysis time calculation means for calculating an analysis time;
And comparing means for comparing the minimum time with the required calculation time, the system comprising:
The minimum time calculating means
An information collecting means for collecting the terrain information around the underwater vehicle, the position of the object, and the exercise information;
An influence element discriminating means for deriving an influence element which is an element that affects the movement of the underwater vehicle through the information collected through the information collecting means;
And a minimum time calculation means for calculating the minimum time which is the time until the influence element affects the underwater vehicle.
상기 정보수집수단에서 수집하는 물체의 운동 정보는 속도인 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the motion information of the object collected by the information collecting means is a speed.
상기 분석시간산출수단은
상기 수중 운동체의 현재 위치 및 이동 경로를 근거로, 상기 수중 운동체의 위치 및 이동에 영향을 줄 수 있는 상기 주변 영역을 도출하는 주변영역도출수단과,
상기 주변 영역을 계산하기 위해 상기 다수개의 계산공간으로 나누는 계산체적메싱수단과,
각각의 상기 계산공간에 흐르는 조류의 흐름을 분석하는 유체역학계산수단과,
상기 유체역학계산수단의 분석 시간을 측정하여, 상기 필요계산시간을 산출하는 산출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템.The method according to claim 1,
The analysis time calculating means
A peripheral region deriving means for deriving the peripheral region that may affect the position and movement of the underwater vehicle based on the current position and the movement path of the underwater vehicle;
Computation volume meshing means for dividing the computation volume into the plurality of computation spaces to calculate the peripheral region,
A hydrodynamic calculation means for analyzing the flow of algae flowing in each of said calculation spaces,
And calculating means for calculating the required calculation time by measuring the analysis time of the hydrodynamic calculation means. 2. A system for analyzing the influence of a bird on an underwater vehicle using ambient information.
상기 산출수단은 상기 분석 시간을 측정하는 측정수단과,
단위 시간 동안 상기 유체역학계산수단을 통해 분석할 수 있는 상기 계산공간의 갯수인 단위갯수를 도출하는 단위갯수 도출수단과,
상기 수중 운동체에 미칠 영향도를 계산하기 위한 상기 계산공간의 최소 갯수인 계산최소갯수를 도출하는 계산최소갯수 도출수단을 포함하며,
상기 필요계산시간은 상기 계산최소갯수와 상기 단위갯수의 상관식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the calculation means comprises measurement means for measuring the analysis time,
Unit number derivation means for deriving a unit number, which is the number of the calculation spaces that can be analyzed through the hydrodynamic computation means for a unit time,
And a calculation minimum number derivation means for deriving a minimum calculation number, which is the minimum number of the calculation spaces for calculating the influence on the underwater vehicle,
Wherein the required calculation time is calculated by a correlation between the minimum number of calculations and the number of units, and analyzing the influence of algae on the underwater vehicle using the ambient information.
상기 계산최소갯수는 상기 유체역학계산수단을 통해 분석된 각각의 상기 계산공간 중 상기 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간의 갯수인 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the minimum number of calculations is the number of calculation spaces analyzed to affect the movement of the underwater vehicle among the respective calculation spaces analyzed through the hydrodynamic calculation means. A system for analyzing impacts.
상기 주변 영역의 지형 정보 및 존재하는 물체의 위치, 운동 정보를 수집하는 주변정보수집단계;
상기 지형 정보와 상기 운동 정보를 이용하여 상기 수중 운동체의 이동에 영향을 미치는 영향요소를 검출하는 영향요소검출단계;
상기 영향요소로부터 상기 수중 운동체가 영향 받기 시작하는 최소시간을 산출하는 최소시간산출단계;
상기 주변 영역을 다수개의 계산공간으로 나누는 메싱단계;
상기 계산공간의 조류흐름을 각각 분석하고, 상기 계산공간의 조류흐름이 상기 수중 운동체에 미치는 영향도를 계산하기 위한 시간인 필요계산시간을 산출하는 필요계산시간 산출단계;
상기 최소시간과 상기 필요계산시간을 비교하는 비교단계;를 포함하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법.A step of deriving a peripheral region that can affect the current position and movement path of the underwater vehicle;
A peripheral information collecting step of collecting the terrain information of the surrounding area and the position and exercise information of an existing object;
An influence element detecting step of detecting an influence element affecting the movement of the underwater vehicle using the topographic information and the motion information;
A minimum time calculating step of calculating a minimum time at which the underwater vehicle starts to be influenced from the influence element;
A meshing step of dividing the peripheral area into a plurality of calculation spaces;
Calculating necessary computation time for analyzing the algae flow in the calculation space and calculating a required computation time which is a time for calculating the influence of the algae flow in the computation space on the underwater vehicle;
And a comparison step of comparing the minimum time with the required computation time, and analyzing the influence of the bird on the underwater vehicle using the ambient information.
상기 비교단계에서 상기 최소시간이 상기 필요계산시간에 비하여 길 때, 상기 메싱단계와 상기 필요계산시간 산출단계가 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the meshing step and the required computation time computing step are repeatedly performed when the minimum time is longer than the required computation time in the comparing step.
상기 메싱단계가 반복 수행될 때, 상기 계산공간 중 상기 수중 운동체의 이동에 영향을 미칠 것으로 분석된 계산공간의 체적이 더 작아지도록 나눠지는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법.9. The method of claim 8,
Wherein when the meshing step is repeatedly performed, the volume of the calculation space analyzed to affect the movement of the underwater vehicle among the calculation space is divided so that the volume of the calculation space is smaller. How to analyze.
상기 필요계산시간 산출단계가 반복 수행될 때, 상기 수중 운동체에 미칠 영향도를 계산하기 위한 상기 계산공간의 최소 갯수인 계산최소갯수가 증가되는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법.9. The method of claim 8,
Wherein when the necessary calculation time calculation step is repeatedly performed, the minimum calculation number, which is the minimum number of the calculation spaces for calculating the influence on the underwater vehicle, is increased. .
상기 비교단계에서 상기 최소시간이 상기 필요계산시간과 동일할 때, 상기 필요계산시간 동안 산출된 상기 영향도를 상기 수중 운동체의 이동 제어 수단에 송신하는 것을 특징으로 하는 주위 정보를 이용하여 수중 운동체의 조류영향을 분석하는 방법.8. The method of claim 7,
And when the minimum time is equal to the required calculation time in the comparison step, the influence degree calculated during the necessary calculation time is transmitted to the movement control means of the underwater vehicle. How to Analyze Bird Effects.
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