KR101552551B1 - 운동체의 자세를 제어하기 위한 운동 방향 결정 방법 - Google Patents

운동체의 자세를 제어하기 위한 운동 방향 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모체로부터 운동체가 발사된 뒤 모체에 의해 발생된 자기장의 방향을 기초로 발사 초기의 기준 좌표에 대한 수중 운동체의 초기 자세값을 획득하고 이를 운동체에 대한 제어의 기준으로 이용하는 운동체의 운동 방향 결정 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 방법은 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단되면 자기장의 방향에 대한 정보를 기초로 운동체의 초기 운동 방향을 설정하는 단계; 제1 센서에 의해 획득된 정보와 초기 운동 방향을 기초로 운동체의 자세를 안정화시키는 단계; 운동체의 자세가 안정화되면 제2 센서에 의해 획득된 정보를 기초로 초기 운동 방향을 보정하여 운동체의 현재 운동 방향을 결정하는 단계; 및 운동체의 초기 운동 방향 또는 현재 운동 방향을 실시간으로 디스플레이하는 단계를 포함한다.

Description

운동체의 자세를 제어하기 위한 운동 방향 결정 방법 {Method for determining motion direction of moving object in order to control pose of moving object}
본 발명은 운동체의 운동 방향을 결정하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 모체(모선)로부터 발사된 수중 운동체의 자세를 제어하기 위해 운동 방향을 결정하는 방법에 관한 것이다.
수중 운동체는 운동 제어를 위하여 현재의 위치 및 자세 정보를 측정하여 수중 운동체의 운동을 제어하는 제어기의 입력으로 활용한다.
절대 위치 및 절대 자세를 직접 획득하는 항법 장치를 구비하지 못한 수중 운동체는 발사 시스템을 구비하는 모체로부터 기준이 되는 좌표계에 대한 수중 운동체의 위치 및 자세 초기값을 수신한다. 그리고 관성 센서 등의 자세 측정 센서를 포함하는 자세 측정부를 구비하여, 수신된 초기값으로부터 발사 후 수중 운동체의 운동 상태에 따른 위치 및 자세 정보를 상대값으로 측정하고 적분하여 누적하는 방식으로 수중 운동체의 현재 위치 및 자세를 추정 및 보정한다.
수중 운동체 발사 시스템에서 긴급하게 발사되는 수중 운동체는 모체로부터 기준 좌표계에 대한 수중 운동체의 위치 및 자세 초기값을 전달받지 못하고 발사되기 때문에, 발사 후 내부에 전원이 공급되는 동안의 위치 및 자세 변화에 대한 정보가 누락되어 초기 정렬에 큰 오차가 발생한다. 초기 정렬은 자이로스코프, 가속도계 등 관성 센서의 출력을 이용하여 수중 운동체의 기준 좌표에 대한 초기 자세를 계산하는 과정을 의미한다. 자세 측정 센서의 초기 정렬에 오차가 발생하면, 상대값을 이용하여 자세 및 위치를 추정하는 항법 장치를 구비하는 수중 운동체는 오차를 추후 보정하기 어렵기 때문에 초기에 발생한 기준 방향에 대한 오차는 누적되어 결과적으로 수중 운동체에게 요구되는 소정의 목적을 달성할 수 없다는 문제가 발생한다. 즉 수중 운동체가 긴급하게 발사되는 것도 중요하지만 이에 맞추어 초기에 정확한 기준 방향을 설정하는 것이 매우 중요하다.
한국공개특허 제2013-0099976호는 발사 신호 인가시 발사를 지연하고 그 동안에 자세 측정부에 전원을 인가하여 자세 측정 센서가 안정화된 후 발사되도록 함으로써 발사 초기 자세 오차를 줄이는 시스템에 대하여 제안하고 있다. 그러나 이 시스템은 발사 지연 장치, 전원 인가부 등 부가적인 장치가 필요하고, 설계된 수중 운동체의 크기 제한이 있는 경우에는 상기한 부가적인 장치를 탄 내에 추가할 충분한 공간이 부족할 수 있다. 또한 발사 지연에 따라 긴급 발사의 목적에 적합하지 않는 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 모체로부터 운동체가 발사된 뒤 모체에 의해 발생된 자기장의 방향을 기초로 발사 초기의 기준 좌표에 대한 수중 운동체의 초기 자세값을 획득하고 이를 운동체에 대한 제어의 기준으로 이용하는 운동체의 운동 방향 결정 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단되면 자기장의 방향에 대한 정보를 기초로 상기 운동체의 초기 운동 방향을 설정하는 초기 방향 설정부; 제1 센서에 의해 획득된 정보와 상기 초기 운동 방향을 기초로 상기 운동체의 자세를 안정화시키는 자세 제어부; 및 상기 운동체의 자세가 안정화되면 제2 센서에 의해 획득된 정보를 기초로 상기 초기 운동 방향을 보정하여 상기 운동체의 현재 운동 방향을 결정하는 현재 방향 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 초기 방향 설정부는 모체에 의해 상기 자기장이 발생되면 지자기 센서를 이용하여 상기 자기장의 방향에 대한 정보를 획득한다.
바람직하게는, 상기 초기 방향 설정부는 상기 초기 운동 방향으로 침로각을 이용한다.
바람직하게는, 상기 초기 방향 설정부는 상기 자기장의 방향에 대한 정보로 일방향에 대한 제1 자기장 벡터 크기, 타방향에 대한 제2 자기장 벡터 크기, 및 상기 제1 자기장 벡터 크기와 상기 제2 자기장 벡터 크기에 의한 아크탄젠트 값을 이용한다.
바람직하게는, 상기 자세 제어부는 자이로 센서에 의해 검출된 값을 시간에 대하여 적분하여 얻은 값을 상기 제1 센서에 의해 획득된 정보로 이용한다.
바람직하게는, 상기 현재 방향 결정부는 상기 제2 센서에 의해 획득된 정보로 지자기 센서에 의해 획득된 측정된 지구 자기장에 대한 정보를 이용한다.
바람직하게는, 상기 운동 방향 결정 장치는 절대 위치 또는 절대 자세를 직접 획득하는 항법 장치를 구비하지 않은 수중 운동체에 탑재된다.
바람직하게는, 상기 운동 방향 결정 장치는 모체에 구비된 발사 장치로부터 상기 운동체가 발사되었는지 여부를 기초로 상기 운동체가 이동을 시작했는지 여부를 판단하는 중앙 통제부를 더 포함한다.
또한 본 발명은 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단되면 자기장의 방향에 대한 정보를 기초로 상기 운동체의 초기 운동 방향을 설정하는 단계; 제1 센서에 의해 획득된 정보와 상기 초기 운동 방향을 기초로 상기 운동체의 자세를 안정화시키는 단계; 상기 운동체의 자세가 안정화되면 제2 센서에 의해 획득된 정보를 기초로 상기 초기 운동 방향을 보정하여 상기 운동체의 현재 운동 방향을 결정하는 단계; 및 상기 운동체의 초기 운동 방향 또는 현재 운동 방향을 실시간으로 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 설정하는 단계는 모체에 의해 상기 자기장이 발생되면 지자기 센서를 이용하여 상기 자기장의 방향에 대한 정보를 획득한다.
바람직하게는, 상기 설정하는 단계는 상기 초기 운동 방향으로 침로각을 이용한다.
바람직하게는, 상기 설정하는 단계는 상기 자기장의 방향에 대한 정보로 일방향에 대한 제1 자기장 벡터 크기, 타방향에 대한 제2 자기장 벡터 크기, 및 상기 제1 자기장 벡터 크기와 상기 제2 자기장 벡터 크기에 의한 아크탄젠트 값을 이용한다.
바람직하게는, 상기 안정화시키는 단계는 자이로 센서에 의해 검출된 값을 시간에 대하여 적분하여 얻은 값을 상기 제1 센서에 의해 획득된 정보로 이용한다.
바람직하게는, 상기 결정하는 단계는 상기 제2 센서에 의해 획득된 정보로 지자기 센서에 의해 획득된 측정된 지구 자기장에 대한 정보를 이용한다.
바람직하게는, 상기 운동 방향 결정 방법은 절대 위치 또는 절대 자세를 직접 획득하는 항법 장치를 구비하지 않은 수중 운동체에 의해 수행된다.
바람직하게는, 상기 설정하는 단계 이전에, 모체에 구비된 발사 장치로부터 상기 운동체가 발사되었는지 여부를 기초로 상기 운동체가 이동을 시작했는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위해 안출된 구성들에 의해 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 절대 방위를 추종하지 않고 모선과의 상대 방위각을 추종하는 수중 운동체의 경우, 발사 직후의 운동에 대한 정보가 없더라도 과도 상태 운동 및 자세에 관계없이 모선을 기준으로 한 목표 침로각을 설정할 수 있다.
둘째, 비교적 정확한 항법 결과 및 주행 제어 결과를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체 제어 시스템의 개념도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체 제어 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동체의 운동 방향 결정 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동 방향 결정 장치의 작동 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체 제어 시스템의 개념도이다.
수중 운동체는 발사되고(110) 몸체가 일정 부분 발사관을 지나올 때(120) 전체 전원이 인가된다(130). 전원 인가가 되면서 1초 미만의 시간 동안 중앙 통제 장치, 자세 측정 장치 등의 부팅 시간이 지난 후에(140) 항법과 제어를 위해서 주행중 정렬을 수행한다(150).
종래에는 발사관 이탈 후(120) 주행중 정렬(150) 사이의 수중 운동체 자세 변화가 크지 않다고 가정하고, 주행중 정렬(150) 시점의 수중 운동체 자세를 기본으로 침로각을 설정한다.
이 경우 침로각은 지자기 센서 등을 이용하여 측정할 수 밖에 없는데, 일반적으로 지자기 센서는 외부 환경에 민감하게 반응하기 때문에 정확성이 떨어지는 데다가, 발사관 이탈 후(120) 주행중 정렬(150) 사이의 수중 운동체 자세 변화가 있는 경우(160), 실제 자세각과 측정된 침로각 사이의 오차가 커져서 정상 상태 주행 단계(170)의 침로 오차가 크게 발생할 수 있다.
본 발명에서는 주행중 정렬(150)을 수행할 때, 모선으로부터 정해진 방향으로 자기장을 발생시켜(180), 지자기 센서로 측정되는 기본 침로각을 임의로 설정하도록 하는 방법을 제안한다.
이 경우 모선으로부터 정해진 방향과 세기로 자기장을 발생시키기 때문에 외부 환경에 관계없이 모선을 기준으로 한 기본 침로각을 설정할 수 있으며, 이는 발사관 이탈 후(120) 주행중 정렬(150) 사이의 수중 운동체 자세 변화가 있는 경우에도 이와 무관한 항법 침로 오차 결과를 획득할 수 있다.
정렬 시점에 맞추어 발생시켰던 자기장은 정렬 시간 소요 후 turn off시켜서 이후 지자기 센서를 이용한 항법에 영향을 주지 않도록 대처한다.
본 발명은 수중 운동체의 발사후 정렬을 위한 기준 방위 설정 및 보정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 다음 순서에 따라 진행된다.
① 수중 운동체 발사 후 모선에서 일정한 크기와 방향의 강력한 자기장을 발생시킨다. 모선은 자기 유도선 등의 장치를 이용하여 자기장을 발생시키며, 일정 시간 경과 후 자기장이 더이상 발생되지 않도록 turn off를 수행한다.
② 수중 운동체가 지자기 센서를 활용하여 모선에 의해 발생된 자기장 방향으로 초기 침로각을 설정한다.
③ 수중 운동체는 설정된 초기 침로각을 기준으로 자신의 자세 안정화를 수행한다. 수중 운동체는 이 과정 중에는 지자기 센서를 사용하지 않고 자이로 적분 방법을 사용한다.
④ 자세가 안정화되고 난 후 정상 상태 돌입 이후에는, 수중 운동체가 모선의 자기장의 영향을 받지 않는 환경(turn off되었기 때문)에서 지자기 센서의 출력을 사용하여 침로각을 보정한다. 이때에도 설정된 초기 침로각이 기준이 된다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체 제어 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 방법 즉 ① 내지 ④에 대해 보다 자세하게 설명한다.
① 도 2를 참조하면, 수중 운동체 발사 후 모선(210)에서 일정한 크기와 방향의 강력한 자기장(240)을 발생시킨다. 이때 모선(210)은 자기 유도선 등의 장치(230)를 이용하여 자기장(240)을 발생시킨다. 그리고 모선(210)은 일정 시간 경과 후 더이상 자기장(240)이 발생되지 않도록 turn off 기능을 수행한다.
② 수중 운동체(250)는 내부에 구비된 지자기 센서를 활용하여 자기장 방향(240)을 초기 침로각 0으로 설정한다.
도 2와 도 4를 참조하면, 자기장 방향(240)은 수중 운동체 좌표계(260) x 방향의 지자기 센서가 측정한 자기장 벡터 크기(Bx)(310)과 수중 운동체 좌표계(260) y 방향의 지자기 센서가 측정한 자기장 벡터 크기(By)(320)의 값을 통하여 알아낼 수 있다.
수중 운동체(250)는 상기한 점을 참작하여 아래 수학식 1을 이용하여 자기장 방향(240)을 산출한다.
Figure 112015031696713-pat00001
상기에서 ψAUV body는 도면부호 290에 해당한다.
③ 수중 운동체(250)의 자세 안정화는 ②에서 설정된 침로각을 기준으로 수행한다. 이 과정 중에는 수중 운동체(250)가 지자기 센서를 사용하지 않고 자이로 적분 방법을 사용한다.
ex. ②에서 구해진 ψAUV body(290) 값이 -30도라고 하면, 수중 운동체(250)는 그 때의 자기장 방향(240)을 초기 침로각 0도라고 정의하고, ψAUV body(290)가 계산된 순간의 수중 운동체(250)의 heading 방향은 30도라고 정의한다.
그러고 난 후에, 수중 운동체(250)의 heading 방향이 0도가 되도록 제어를 수행하면, 수중 운동체(250)의 운동 방향이 모선에서 발생된 자기장 벡터 방향(240)을 추종할 수 있게 된다.
이 제어 과정 중의 수중 운동체(250)의 heading 방향의 변화량(ΔψAUV body)은 자이로스코프 센서의 각속도 측정치(ω)를 적분하여 얻어낼 수 있다. 이를 수학식 2로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112015031696713-pat00002
2차원 평면 상에서는 수학식 2와 같이 간단한 수식으로 표현되지만, 실제로는 다음 수학식 3과 같이 3차원 상의 적분과 좌표 변환 과정을 거쳐야 한다.
Figure 112015031696713-pat00003
상기에서 φ는 기준 좌표계에 대한 수중 운동체의 Roll 오일러 자세각을 의미하고, θ는 기준 좌표계에 대한 수중 운동체의 Pitch 오일러 자세각을 의미하며, ψ는 기준 좌표계에 대한 수중 운동체의 Yaw 오일러 자세각을 의미한다. 또한 p는 수중 운동체의 Roll 방향의 자이로 센서 측정값을 의미하며, q는 수중 운동체의 Pitch 방향의 자이로 센서 측정값을 의미하고, r은 수중 운동체의 Yaw 방향의 자이로 센서 측정값을 의미한다.
④ 자세가 안정화되고 난 후 정상 상태 돌입 이후에는, 모선의 자기장의 영향을 받지 않는 환경에서 지자기 센서 출력을 사용하여 침로각을 보정한다. 이때에도 ②에서 설정된 침로각이 기준이 된다.
수학식 2를 이용하여 수중 운동체(250)의 heading 방향을 측정하면, 자이로스코프 센서의 오차에 의하여 heading 방향의 오차가 시간이 지남에 따라 누적된다. 이때 지자기 센서가 측정하는 지구 자기장 값을 기준으로 보정을 하여 사용하는 것이 본 발명에 따른 방향 측정 방법이다.
자세 제어를 완료하고 정상 주행 상태가 되면(170), 수중 운동체(250)의 방향을 측정하는 방법은 다음과 같다.
수학식 2를 이용한 자이로스코프 센서 측정치 적분을 통한 heading 각을 계산한 후에, 이 계산값을 지자기 센서의 지구 자기장 측정치를 갖고 보정을 수행한다.
정상 주행 상태(170)에서는 모선의 자기장 발생 장치(230)가 turn off되었으므로, 수중 운동체 내부에 있는 지자기 센서가 측정하는 자기장은 지구 자기장(330)이 된다.
예를 들어, ①에서 발생된 자기장 벡터(240) 방향이 기준 좌표계(270) 기준으로 -20도라고 하면, ②에서 수중 운동체는 이 방향을 0도로 정의하여 추종한다. ③에서 수중 운동체의 heading 값이 0도가 되도록 제어를 완료하면, 해당 수중 운동체는 수중 운동체 좌표계(260) 자신의 heading 값이 0도로 진행하게 되고 동시에 기준 좌표계(270)에 대해서는 -20도로 진행하는 것이 된다.
③을 완료한 후에 도 5에 도시된 바와 같이 지자기 센서를 이용하여 측정된 지구 자기장(330)의 방향이 기준 좌표계(270)에 대하여 35도, 수중 운동체 좌표계(260) 기준으로는 55도라고 하면, 수중 운동체(250)는 자신이 발사 초기에 설정한 heading 값 0도를 추종하면서, 자이로스코프로 계산된 heading 값을, 55도 방향으로 들어오는 지구 자기장(330) 값을 이용하여 보정하게 되는 것이다.
한편 도 2 내지 도 5에 정의된 각 도면부호에 대한 정의는 다음과 같다.
210 : 모선
220 : 수중 운동체 발사대
230 : 자기장 발생 장치
240 : 발생된 자기장 벡터
250 : 발사된 수중 운동체
260 : 수중 운동체 좌표계
270 : 기준 좌표계
280 : 기준 좌표계에서의 발생된 자기장 벡터 방향(ψreference)
290 : 수중 운동체 좌표계에서의 발생된 자기장 벡터 방향(ψAUV body)
310 : 수중 운동체 좌표계 x 방향의 지자기 센서가 측정한 자기장(240) 벡터 크기(Bx)
320 : 수중 운동체 좌표계 y 방향의 지자기 센서가 측정한 자기장(240) 벡터 크기(By)
이상 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 본 발명은 초기 정렬을 수행하지 못하고 긴급히 발사해야 하지만 비교적 정확한 항법 성능을 요구하는 수중 운동체의 침로 방위각 기준을 설정하는 데에 이용될 수 있다. 본 발명은 일례로 기만기에 적용될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동체의 운동 방향 결정 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 운동 방향 결정 장치(400)는 초기 방향 설정부(410), 자세 제어부(420), 현재 방향 결정부(430), 자이로 센서(440), 가속도 센서(450), 지자기 센서(460), 전원부(470) 및 중앙 통제부(480)를 포함한다.
운동 방향 결정 장치(400)는 절대 위치 또는 절대 자세를 직접 획득하는 항법 장치를 구비하지 않은 수중 운동체에 탑재될 수 있다.
전원부(470)는 운동 방향 결정 장치(400)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
주제어부(480)는 운동 방향 결정 장치(400)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
초기 방향 설정부(410)는 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단되면 자기장의 방향에 대한 정보를 기초로 운동체의 초기 운동 방향을 설정하는 기능을 수행한다.
초기 방향 설정부(410)는 모체에 의해 자기장이 발생되면 지자기 센서를 이용하여 자기장의 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다. 본 실시예에서 모체는 운동체에 전원이 인가되면 운동체가 운동을 시작한 것으로 보고 자기장을 발생시키는 기능을 수행한다.
초기 방향 설정부(410)는 운동체의 초기 운동 방향으로 침로각을 이용할 수 있다.
초기 방향 설정부(410)는 자기장의 방향에 대한 정보로 일방향에 대한 제1 자기장 벡터 크기, 타방향에 대한 제2 자기장 벡터 크기, 및 제1 자기장 벡터 크기와 제2 자기장 벡터 크기에 의한 아크탄젠트 값을 이용할 수 있다. 초기 방향 설정부(410)는 본 실시예에서 지자기 센서를 이용하여 제1 자기장 벡터 크기와 제2 자기장 벡터 크기를 측정할 수 있다.
자세 제어부(420)는 제1 센서에 의해 획득된 정보와 초기 운동 방향을 기초로 운동체의 자세를 안정화시키는 기능을 수행한다.
자세 제어부(420)는 자이로 센서(440)에 의해 검출된 값을 시간에 대하여 적분하여 얻은 값을 제1 센서에 의해 획득된 정보로 이용할 수 있다. 자이로 센서(440)로부터 각속도를 검출하고 이 값을 시간에 대해 적분하면 각도를 산출할 수 있다. 본 실시예에서는 운동체의 자세를 제어할 때 이러한 방법을 적용할 수 있다.
현재 방향 결정부(430)는 운동체의 자세가 안정화되면 제2 센서에 의해 획득된 정보를 기초로 운동체의 초기 운동 방향을 보정하여 운동체의 현재 운동 방향을 결정하는 기능을 수행한다.
현재 방향 결정부(430)는 제2 센서에 의해 획득된 정보로 지자기 센서(470)에 의해 획득된 측정된 지구 자기장에 대한 정보를 이용할 수 있다. 현재 방향 결정부(430)는 지자기 센서(470) 외 자이로 센서(440), 가속도 센서(450) 등에 의해 측정된 값을 제2 센서에 의해 획득된 정보로 이용하는 것도 가능하다.
한편 중앙 통제부(480)는 모체에 구비된 발사 장치로부터 운동체가 발사되었는지 여부를 기초로 운동체가 이동을 시작했는지 여부를 판단하는 기능을 수행할 수 있다. 이때 중앙 통제부(480)는 모체에 구비된 발사 장치로부터 운동체가 발사되면 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단한다.다음으로 도 6을 참조하여 설명한 운동체 제어 장치(400)의 작동 방법에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동 방향 결정 장치의 작동 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저 중앙 통제부(480)가 모체에 구비된 발사 장치로부터 운동체가 발사되었는지 여부를 기초로 운동체가 이동을 시작했는지 여부를 판단한다. 중앙 통제부(480)는 모체에 구비된 발사 장치로부터 운동체가 발사되면(S510) 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단한다.
운동체가 이동을 시작한 것으로 판단되면, 중앙 통제부(480)가 운동체에 전원을 인가시키고(S520) 초기 정렬을 수행한다(S530). 이후 초기 방향 설정부(410)가 자기장의 방향에 대한 정보를 기초로 운동체의 초기 운동 방향을 설정한다(S540).
이후 자세 제어부(420)가 제1 센서에 의해 획득된 정보와 초기 운동 방향을 기초로 운동체의 자세를 안정화시킨다(S550).
이후 운동체의 자세가 안정화되면, 운동체의 이동이 발생할 때마다(S560) 현재 방향 결정부(430)가 제2 센서에 의해 획득된 정보를 기초로 운동체의 초기 운동 방향을 보정하여 운동체의 현재 운동 방향을 결정한다(S570).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 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 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 모체에 의해 자기장이 발생되면 지자기 센서를 이용하여 자기장의 방향에 대한 정보를 획득하며, 운동체가 이동을 시작한 것으로 판단되면 상기 자기장의 방향에 대한 정보를 기초로 상기 운동체의 초기 운동 방향을 설정하는 단계;
    제1 센서에 의해 획득된 정보와 상기 초기 운동 방향을 기초로 상기 운동체의 자세를 안정화시키는 단계;
    상기 운동체의 자세가 안정화되면 제2 센서에 의해 획득된 정보를 기초로 상기 초기 운동 방향을 보정하여 상기 운동체의 현재 운동 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 운동체의 초기 운동 방향 또는 현재 운동 방향을 실시간으로 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는 상기 초기 운동 방향으로 침로각을 이용하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는 상기 자기장의 방향에 대한 정보로 일방향에 대한 제1 자기장 벡터 크기, 타방향에 대한 제2 자기장 벡터 크기, 및 상기 제1 자기장 벡터 크기와 상기 제2 자기장 벡터 크기에 의한 아크탄젠트 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정화시키는 단계는 자이로 센서에 의해 검출된 값을 시간에 대하여 적분하여 얻은 값을 상기 제1 센서에 의해 획득된 정보로 이용하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 제2 센서에 의해 획득된 정보로 지자기 센서에 의해 획득된 측정된 지구 자기장에 대한 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 방향 결정 방법은 절대 위치 또는 절대 자세를 직접 획득하는 항법 장치를 구비하지 않은 수중 운동체에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모체에 구비된 발사 장치로부터 상기 운동체가 발사되었는지 여부를 기초로 상기 운동체가 이동을 시작했는지 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동체의 운동 방향 결정 방법.
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