KR101554995B1 - Method and System for Providing Underwater Navigation Using Mobile Sensor Platform - Google Patents

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KR101554995B1
KR101554995B1 KR1020140184334A KR20140184334A KR101554995B1 KR 101554995 B1 KR101554995 B1 KR 101554995B1 KR 1020140184334 A KR1020140184334 A KR 1020140184334A KR 20140184334 A KR20140184334 A KR 20140184334A KR 101554995 B1 KR101554995 B1 KR 101554995B1
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우희성
송인호
류창형
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코아글림 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a mobile sensor platform-based underwater navigation method and a system thereof and, more specifically, to a navigation method and a system utilized as an underwater navigation system using a smartphone platform including an existing smartphone and other android platform-based terminals currently occupying most of the global mobile market. According to an embodiment of the present invention, a control method for a mobile sensor platform-based underwater navigation system comprises: a step of inputting information on an entry spot on the water as global positioning system (GPS) information to be recorded as a starting position; a step of recognizing information on the movement of a user using one or more among an accelerometer sensor, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, and a pressure sensor on the basis of the recorded starting point after the user enters into the water; and a step of calculating relative distances about all the routes which the user moves after entered into the water using the recognized movement information and then generating data as a three-dimensional navigation map.

Description

모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법 {Method and System for Providing Underwater Navigation Using Mobile Sensor Platform }TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an underwater navigation system based on a mobile sensor platform,

본 발명은 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현재 전세계 핸드폰 시장의 대부분을 차지하고 있는 스마트폰 플랫폼(기존 스마트폰 및 안드로이드 운영체제 기반 기타 단말기)을 이용하여 수중 네비게이션(수중 항법) 시스템으로 활용할 수 있는 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은 보트나 비치 다이빙 시 수면 위에서 입수 지점에 대한 정보를 GPS(Global Positioning Syatem) 정보로 입력해서 원점으로 설정하고 이후 입수 후부터는 모바일 시스템에 장착된 가속도 센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor), 압력 센서(Pressure)를 활용해서 기기의 흔들림과 앞뒤전환 등을 자동으로 분석하여 움직임에 대한 정보를 정확히 인식해서 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도 데이터를 생성해서 저장할 수 있는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a navigation system based on a mobile sensor platform and a control method thereof, and more particularly, to a navigation system using a smartphone platform (other terminals based on an existing smartphone and an Android operating system) (Underwater navigation) system and a control method thereof. In the navigation system based on the mobile sensor platform of the present invention, information about a point of arrival at a water surface in a boat or a beach dive is input as GPS (Global Positioning Syatem) information, and is set as a reference point. After acquisition, an acceleration sensor Sensor and Gyro sensor, Geo-magnetic sensor, and Pressure sensor to automatically detect motion information by analyzing device shake and forward / backward switching. To a navigation system based on a mobile sensor platform capable of generating and storing three-dimensional navigation map data by calculating a relative distance with respect to all the traveled paths in real time, and a control method thereof.

지상에서 사용하는 차량용 네비게이션의 경우 GPS 위성을 이용한 항법을 구현한다. 하지만 수중환경에서는 매질의 특성으로 인해 전파(RF, Radio frequency)를 사용할 경우, 송신한 에너지는 산란, 굴절 및 흡수 등의 물리적 현상에 따라서 거리에 따라 급격히 감쇠하게 되며, 특히 고주파일수록 그 감쇠도가 커지게 된다.In case of car navigation system used on the ground, GPS navigation is implemented. However, in the underwater environment, when the radio frequency (RF) is used due to the characteristics of the medium, the transmitted energy is rapidly damped by the distance depending on physical phenomena such as scattering, refraction and absorption. .

따라서 수중통신에서는 전파의 사용은 적절치 않기 때문에 정보를 전달하기 위한 수단으로 음파(Sound wave)를 널리 사용한다. 이러한 이유로 GPS와 Wi-Fi 신호의 경우도 수면을 통과하기가 힘들다.
Therefore, since the use of radio waves is not appropriate in underwater communication, sound waves are widely used as means for transmitting information. For this reason, GPS and Wi-Fi signals are also difficult to pass through the water.

종래의 수중 네비게이션 시스템은 GPS, 가속도계, 자력계, 압력 센서, 음파 탐지기를 이용하여 수중 네비게이션을 수행하는 시스템이다. 그러나, 독자적인 네비게이션 시스템이어서 잠수 시 복귀해야 하는 잠수 원점에 대한 정보를 제공할 수 없고, 항법 중 기록하는 다양한 데이터들과 사진, 동영상을 SNS나 서버에 저장할 수 없는 문제가 있다.A conventional underwater navigation system is a system for performing underwater navigation using a GPS, an accelerometer, a magnetometer, a pressure sensor, and a sonar. However, since it is a proprietary navigation system, it can not provide information about the origin of a dive that should be restored at the time of diving, and there is a problem that various data recorded during navigation, a photograph and a moving picture can not be stored in the SNS or the server.

또 다른 종래의 수중 관성항법 시스템은 수상에 위치한 부표 등의 이동 기준점을 이용하여 항법 데이터의 거리 오차 보정을 수행하는 시스템이나, 별도의 부표를 사용해야 하고 수심이 깊은 경우 부표에 의한 위치 정보의 오차가 크지는 문제가 존재하며, 잠수 원점에 대한 정보를 제공할 수 없고, 항법 중 기록하는 다양한 데이터들과 사진, 동영상을 SNS나 서버에 저장할 수 없는 문제가 있다.Another conventional underwater inertial navigation system is a system for performing distance error correction of navigation data using a moving reference point such as a buoy located at a waterfront, or a separate buoy should be used. In the case of deep water depth, There is a problem that there is a large problem and it is not possible to provide information about the origin of diving and there is a problem that various data recorded during navigation can not be stored in the SNS or the server.

또 다른 종래의 수중 네비게이션 시스템은 수중에서의 스마트폰을 이용한 네비게이션 시스템으로서, 수상에 있는 GPS 모듈을 광섬유로 유선으로 연결하여 위치 정보를 제공 받아서 수중 네비게이션에 사용하는 것이다. 그러나, GPS 모듈과 유선으로 연결함으로써 수중에 있는 네비게이션 시스템 사용자가 이동하는데 불편함이 있고, 현재 수심에 대한 정확한 값을 파악하는데 어려움이 있다.
Another conventional underwater navigation system is a navigation system using a smartphone in water. The GPS module is connected with a wired line to an optical fiber and receives position information and is used for underwater navigation. However, it is inconvenient for a navigation system user to navigate by connecting the GPS module with a wired line, and it is difficult to grasp the accurate value of the current depth.

따라서, 수중에서 사용하기 편리하면서도 입수 원점을 기준으로 항법 지도를 생성하여 네비게이션 데이터로 활용하고 공유함으로써 잠수 시 복귀해야 하는 잠수 원점에 대한 정보뿐만 아니라 항법 중 기록하는 다양한 데이터들과 사진, 동영상을 SNS나 서버에 저장함으로서 전세계 스쿠버 다이빙 및 탐사 루트의 항해 정보를 구축하고 축척해 나가서 이를 공유할 할 수 있는 플랫폼을 제공할 수 있는 수중 네비게이션 시스템을 개발할 필요가 있다.
Therefore, it is convenient to use under water, but it also generates navigation map based on the origin of origin and utilizes it as navigation data and shares it with various data, pictures and videos recorded during navigation as well as information about the origin of diving, It is necessary to develop an underwater navigation system capable of providing a platform for building and scaling navigation information of scuba diving and exploration routes around the world and storing them on a server.

일본공개특허 제10-2013-220683호 ("다이버 또는 원격 조작 무인 탐사기, 자립형 무인 잠수기용 수중 네비게이션 겸 수상 수중간 커뮤니케이션 시스템")Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2013-220683 ("Underwater Navigation & Water Intermediate Communication System for Diver or Remote-Operated Unmanned Surveyor, Stand-

한국공개특허 제10-2012-0103294호 ("이동 기준점을 이용한 수중관성항법 오차보정 시스템 및 오차보정 방법")
Korean Patent Publication No. 10-2012-0103294 ("Underwater Inertial Navigation Error Correction System and Error Correction Method Using Moving Reference Point")

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보트나 비치 다이빙 시 수면 위에서 입수 지점에 대한 정보를 GPS 정보로 입력해서 원점으로 설정하고 이후 입수 후부터는 모바일 시스템에 장착된 가속도 센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor), 압력 센서(Pressure)를 활용해서 기기의 흔들림과 앞뒤전환 등을 자동으로 분석하여 움직임에 대한 정보를 정확히 인식해서 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도 데이터를 생성해서 저장할 수 있는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a navigation system, By using Accelerometer Sensor, Gyro Sensor, Geo-magnetic Sensor and Pressure Sensor installed in the system, it is possible to automatically analyze the shaking and back / A navigation system based on a mobile sensor platform capable of generating and storing three-dimensional navigation map data by calculating a relative distance with respect to all the traveled paths in real time, and a control method thereof.

본 발명의 일실시예에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은, 수면 위에서 입수 포인트에 대한 정보를 GPS (Global Positioning System) 정보로 입력해서 원점으로 기록하는 단계; 사용자가 입수 후 부터는 상기 기록된 원점을 기준으로 가속도센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자기 센서(Geo-magnetic Sensor), 및 중력 센서(Gravity Sensor) 중 어느 하나 이상의 센서를 이용해서 사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계; 및 상기 인식된 움직임에 대한 정보를 이용하여 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도로 데이터를 생성해서 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling an underwater navigation system based on a mobile sensor platform, the method comprising: inputting information about an acquisition point on a surface of a water surface as GPS (Global Positioning System) After the user obtains the information, the user may use one or more sensors such as an accelerometer sensor, a gyro sensor, a geo-magnetic sensor, and a gravity sensor on the basis of the recorded origin Recognizing information on the movement of the user; And generating and storing data using a three-dimensional navigation map by calculating a relative distance with respect to all paths moved after the acquisition using the information on the recognized motion in real time.

바람직하게는, 상기 사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계는 가속도센서와 지자계센서 및 자이로센서에서 측정된 센서 데이터 값에 고역통과필터, 저역통과필터, 또는 칼만 필터 중 어느 하나 이상의 필터를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하고, 가공된 데이터를 활용하여 현재 사용자가 어느 방향을 가리키는지를 확인하는 과정; 가공된 가속도 센서 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하고, 입수지점에서 사용자가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정하는 과정; 압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동 정보를 추정하는 과정; 및 상기 사용자의 방향, 이동거리, 이동 경로, 및 잠수 수심에 대한 이동 정보를 사용자의 움직임에 대한 정보로 인식하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of recognizing information on the movement of the user may include applying one or more filters of a high pass filter, a low pass filter, or a Kalman filter to the sensor data values measured by the acceleration sensor, the geodetic sensor and the gyro sensor Processing the data into a stable data value, and confirming which direction the current user is pointing to using the processed data; Calculating a travel distance using the processed acceleration sensor data and estimating a travel route relative to the route traveled by the user at the arrival point; Estimating movement information on the depth of the water by using the pressure sensor value; And recognizing the movement information on the direction, the movement distance, the movement path, and the diving water depth of the user as information on the movement of the user.

바람직하게는, 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은, 방수 하우징을 이용하여 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법을 수행하며, 상기 방수 하우징에 포함되어 있는 터치부 조작을 통해서 무선 단말기를 제어하여 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템이 구현되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform performs a control method of an underwater navigation system based on a mobile sensor platform using a waterproof housing, So that an underwater navigation system based on a mobile sensor platform is implemented.

바람직하게는, 상기 방법은 입수 전 사용자가 장착한 공기통과 연결되어있는 아날로그 나침반과 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 통해 표시되는 디지털 나침반의 표시방향을 이용해서 수중 네비게이션 시스템을 교정하는 단계; 상기 수중 네비게이션 시스템이 오동작을 하는 경우 상기 공기통에 연결되어있는 아날로그 나침반을 이용해서 입수 원점의 방향을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises: calibrating an underwater navigation system using an analog compass connected to a user-installed air reservoir and a display direction of a digital compass displayed on a display screen of the underwater navigation system before acquisition; And calculating the direction of the origin point of introduction using the analog compass connected to the air cylinder when the underwater navigation system malfunctions.

바람직하게는, 상기 방법은 잠수 깊이, 잠수 시간, 항법거리, 현재 위치를 포함하는 정보를 저장하고, 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면에 잠수 깊이별 다이빙 시간 자동계산 정보를 포함하는 안전정보를 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다..Preferably, the method includes storing information including diving depth, diving time, navigation distance, and current position, and displaying safety information including dive time automatic calculation information by diving depth on a display screen of the underwater navigation system Further comprising the steps of:

바람직하게는, 상기 방법은 사용자가 상기 수중 네비게이션 시스템을 이용하면서, 수중에서 경로 이동 중 동영상 및/또는 카메라 촬영을 수행하여 촬영한 정보를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further includes the step of storing the photographed information by performing a moving picture and / or a camera photographing while the user is navigating the water in the water while using the underwater navigation system.

바람직하게는, 상기 방법은 경로상의 사진 및/또는 동영상의 링크 기능을 통해 사용자가 저장한 기록과 사진 및/또는 동영상 정보를 SNS (Social Network Service) 또는 서비스 서버에 전송하여 저장하고, 다른 사람들의 단말장치에 의해 공유하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises the steps of: transferring and storing photographs and / or video information stored by a user through a link function of a photo and / or moving picture on a route to a social network service (SNS) or a service server; And sharing by the terminal device.

바람직하게는, 상기 방법은 빠른 조류로 인해 사용자가 현재의 위치를 상실 하거나 수중 시계가 좋지 않아 방향을 상실한 경우 네비게이션을 통해 입수 포인트(복귀 목적지)의 최단거리를 확인하고 네비게이션을 이용하여 입수 포인트로 복귀하도록 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 통해 복귀 정보를 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the method further comprises the steps of: confirming the shortest distance of the point of arrival (return destination) through the navigation when the user loses the current position due to the fast tide, And displaying the return information on the display screen of the underwater navigation system so as to return.

본 발명의 일실시예에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은, 보트나 비치 다이빙 시 수면 위에서 입수 포인트에 대한 정보를 GPS 정보로 입력해서 원점으로 설정하는 원점설정수단; 및 입수 후부터는 모바일 센서 플랫폼에 장착된 가속센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자기 센서(Geo-magnetic Sensor), 및 중력 센서(Gravity Sensor) 중 어느 하나 이상을 이용해서 수중 네비게이션 시스템 기기의 흔들림과 앞뒤전환 등을 자동으로 분석하여 움직임에 대한 정보를 인식해서 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도로 데이터를 생성해서 저장하는 데이터생성 및 저장수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The mobile sensor platform-based underwater navigation system according to an embodiment of the present invention includes: origin point setting means for inputting information on a point of arrival on a water surface in the case of a boat or a beach dive as GPS information and setting the point as a origin; And after the data is acquired, it is possible to use an underwater navigation system device (for example, a navigation system) by using at least one of an accelerometer sensor, a gyro sensor, a geo-magnetic sensor and a gravity sensor, A data generating and storing means for generating and storing data by a three-dimensional navigation map by calculating the relative distance with respect to all the traveled paths after recognizing the information on the movement by automatically analyzing the shaking, And a control unit.

바람직하게는, 상기 데이터생성 및 저장수단은 상기 움직임에 대한 정보를 인식하기 위해, 가속도센서와 지자계센서 및 자이로센서에서 측정된 센서 데이터 값에 고역통과필터, 저역통과필터, 또는 칼만 필터 중 어느 하나 이상의 필터를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하고, 가공된 데이터를 활용하여 현재 사용자가 어느 방향을 가리키는지를 확인하는 수단; 가공된 가속도 센서 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하고, 입수지점에서 사용자가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정하는 수단; 압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동 정보를 추정하는 수단; 및 상기 사용자의 방향, 이동거리, 이동 경로, 및 잠수 수심에 대한 이동 정보를 사용자의 움직임에 대한 정보로 인식하는 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the data generating and storing means includes means for generating a sensor data value corresponding to a sensor data value measured by the acceleration sensor, the geomagnetic sensor and the gyro sensor, in order to recognize the information on the motion, either of a high pass filter, a low pass filter, Means for applying one or more filters to produce a stable data value, and utilizing the processed data to determine in which direction the current user is pointing; Means for calculating a travel distance using the processed acceleration sensor data and estimating a travel route relative to the route traveled by the user at the point of arrival; Means for estimating movement information for a diving water depth using a pressure sensor value; And means for recognizing the movement information about the direction, the movement distance, the movement path, and the diving water depth of the user as information on the movement of the user.

바람직하게는, 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은 방수 하우징을 더 포함하고, 상기 방수 하우징에 형성되어 있는 터치부의 조작을 통해서, 무선 단말기를 제어하여 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템이 구현되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the underwater navigation system based on the mobile sensor platform further includes a waterproof housing, and an underwater navigation system based on a mobile sensor platform is implemented by controlling the wireless terminal through operation of a touch part formed on the waterproof housing .

바람직하게는, 상기 시스템은 입수 전 사용자가 장착한 공기통과 연결되어있는 아날로그 나침반과 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 통해 표시되는 디지털 나침반의 표시방향을 이용해서 수중 네비게이션 시스템을 교정하는 수단; 상기 수중 네비게이션 시스템이 오동작을 하는 경우 상기 공기통에 연결되어있는 아날로그 나침반을 이용해서 입수 원점의 방향을 계산하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the system further comprises: means for calibrating an underwater navigation system using an analog compass connected to a user-installed reservoir and a display direction of a digital compass displayed on a display screen of the underwater navigation system before acquisition; And means for calculating the direction of the origin point of entry using an analog compass connected to the air port when the underwater navigation system malfunctions.

바람직하게는, 상기 시스템은 잠수 깊이, 잠수 시간, 항법거리, 현재 위치를 포함하는 정보를 저장하고, 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면에 잠수 깊이별 다이빙 시간 자동계산 정보를 포함하는 안전정보를 표시하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the system stores information including a dive depth, a dive time, a navigation distance, and a current position, and displays safety information including dive time automatic calculation information by dive depth on a display screen of the underwater navigation system Further comprising:

바람직하게는, 상기 시스템은 사용자가 상기 수중 네비게이션 시스템을 이용하면서, 수중에서 경로 이동 중 동영상 및/또는 카메라 촬영을 수행하여 촬영한 정보를 저장하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the system further comprises means for storing the photographed information by performing a moving picture and / or a camera photographing while the user is navigating the underwater system while using the underwater navigation system.

바람직하게는, 상기 시스템은 경로상의 사진 및/또는 동영상의 링크 기능을 통해 사용자가 저장한 기록과 사진 및/또는 동영상 정보를 SNS (Social Network Service) 또는 서비스 서버에 전송하여 저장하고, 다른 사람들의 단말장치에 의해 공유하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the system transmits a record and photograph and / or video information stored by a user to a social network service (SNS) or a service server through a link function of a photo and / or a moving picture on a path, And means for sharing by the terminal apparatus.

바람직하게는, 상기 시스템은 빠른 조류로 인해 사용자가 현재의 위치를 상실 하거나 수중 시계가 좋지 않아 방향을 상실한 경우 네비게이션을 통해 입수 포인트(복귀 목적지)의 최단거리를 확인하고 네비게이션을 이용하여 입수 포인트로 복귀하도록 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 통해 복귀 정보를 표시하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the system determines the shortest distance of the point of arrival (return destination) through the navigation when the user loses the current position due to the fast tide or the direction of the user is lost due to the inadequate clock, And means for displaying the return information on the display screen of the underwater navigation system to return.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 제어 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 한다.
A computer-readable recording medium according to another embodiment of the present invention records a program for executing a navigation method of an underwater navigation based on a mobile sensor platform.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법은 스쿠버 다이빙이나 탐사 등 특정 목적에 맞게 잠수사 혹은 다이버가 알아서 이동해야 하는 경험에 의한 이동을 입수 원점을 기준으로 항법 지도를 생성하여 네비게이션 데이터로 활용하고 공유함으로써, 잠수 시 복귀해야 하는 잠수 원점에 대한 정보뿐 아니라 항법 중 기록하는 다양한 데이터들과 사진, 동영상 등을 SNS나 서버에 저장함으로서 전세계 스쿠버 다이빙 및 탐사 루트의 항해 정보를 구축하고 축척해 나가서 이를 공유할 할 수 있는 플랫폼을 제공할 수 있다.
According to the mobile sensor platform-based navigation system and control method of the present invention having the above-described structure, navigation based on an experience that a diver or a diver has to take care of for a specific purpose such as scuba diving or exploration, Navigation and data sharing, it is possible to save various data recorded during navigation as well as information about the origin of diving that should be returned at the time of diving, photos, videos, etc. to the SNS or the server so that the navigation of scuba diving and exploration routes It can provide a platform for building and scaling information and sharing it.

도 1은 본 발명에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 구성 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 수중 네비게이션 시스템(100)의 방수를 위한 스마트폰을 내장하는 방수 하우징을 나타낸 것이다.
도 3은 방수하우징을 포함하여 구현된 일예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 수중 네비게이션 시스템(100)의 디스플레이 화면(160)과 방수 하우징에 위치하는 각종 센싱 기능을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템을 나침반 모드(다이버 컴퓨터 모드)로 동작시킨 디스플레이 화면을 도시한 것이다.
도 7은 NAUI 스쿠버다이빙 협회에서 제공하는 감압테이블을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용한 수중 네비게이션 시스템의 구성 블록도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다중센서 융합을 이용한 Head tracking 알고리즘의 블록도를 나타낸 것이다.
FIG. 1 is a block diagram of a mobile navigation system based on a mobile sensor platform according to the present invention.
2 shows a waterproof housing housing a smartphone for waterproofing the underwater navigation system 100 according to the present invention.
3 shows an embodiment implemented with a waterproof housing.
4 shows a display screen 160 of the underwater navigation system 100 according to the present invention and various sensing functions located in the waterproof housing.
FIG. 5 shows a display screen of an underwater navigation system based on a mobile sensor platform according to the present invention.
FIG. 6 shows a display screen in which a navigation system based on a mobile sensor platform according to the present invention is operated in a compass mode (a diver computer mode).
Figure 7 shows a decompression table provided by the NAUI Scuba Diving Association.
8 is a block diagram of an underwater navigation system using an embedded system based sensor platform according to the present invention.
9 is a block diagram of a head tracking algorithm using multi-sensor fusion of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a mobile sensor platform-based navigation system and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In this case, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the description of the present invention will be omitted.

더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.
In addition, a system refers to a collection of components, including devices, mechanisms, and means that are organized and regularly interact to perform the required function.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명은 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템에 관한 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention relates to a mobile sensor platform based underwater navigation system.

본 발명의 일실시예에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은, 보트나 비치 다이빙 시 수면 위에서 입수 지점에 대한 정보를 GPS 정보로 입력해서 원점으로 설정하는 원점설정수단 및 입수 후부터는 모바일 시스템에 장착된 가속도 센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor), 및 압력 센서(Pressure) 중 어느 하나 이상을 이용해서 수중 네비게이션 시스템의 흔들림과 앞뒤전환 등을 자동으로 분석하여 움직임에 대한 정보를 인식해서 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도로 데이터를 생성해서 저장하는 데이터생성 및 저장수단을 포함하여 구현될 수 있다.The mobile navigation system based on a mobile sensor platform according to an embodiment of the present invention includes an origin point setting means for setting information about a point of arrival on a water surface in the case of a boat or a beach dive as GPS information and setting it as a origin point, Automatically analyze the fluctuation of the navigation system in the water using the acceleration sensor (Accelerometer Sensor), the gyro sensor (Geo-magnetic Sensor), and the pressure sensor (Pressure) And data generating and storing means for generating and storing data by three-dimensional navigation map by calculating the relative distance with respect to all the traveled paths after recognizing the information on the movement in real time.

상기 원점설정수단 및 데이터생성 및 저장수단은 스마트폰 플랫폼에서 구동하는 응용프로그램의 세부 기능모듈로서 구현될 수 있다.The origin setting means and the data generating and storing means may be implemented as a detailed function module of an application program running on a smartphone platform.

또한, 상기 데이터생성 및 저장수단은 상기 움직임에 대한 정보를 인식하기 위해, 가속도 센서와 지자계 센서 및 자이로 센서에서 측정된 센서 데이터 값에 고역통과필터, 저역통과필터, 또는 칼만 필터 중 어느 하나 이상의 필터를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하고, 가공된 데이터를 활용하여 잠수사 혹은 다이버와 같은 사용자가 현재 어느 방향을 가리키는지를 확인하는 수단, 가공된 가속도 센서 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하고, 입수 지점에서 사용자가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정하는 수단, 압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동 정보를 추정하는 수단, 및 상기 사용자의 방향, 이동거리, 이동 경로, 및 잠수 수심에 대한 이동 정보를 사용자의 움직임에 대한 정보로 인식하는 수단을 포함하여 구성될 수 있다.
In addition, the data generation and storage means may be configured to generate the data by using at least one of a high-pass filter, a low-pass filter, and a Kalman filter as sensor data values measured by the acceleration sensor, the geomagnetic sensor and the gyro sensor A means for applying a filter to process the data into a stable data value and using the processed data to confirm which direction a user such as a diver or a diver is pointing to, a movement distance is calculated using the processed acceleration sensor data, A means for estimating movement information relative to the path traveled by the user at the diving water depth, a means for estimating movement information about the diving water depth using the pressure sensor value, and means for estimating the movement direction, And means for recognizing the movement information as information on the motion of the user have.

본 발명의 일실시예에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 기능을 제어하기 위한 제어 방법은, 수면 위에서 입수 지점에 대한 정보를 GPS(Global Positioning System) 정보로 입력해서 원점으로 기록하는 단계, 잠수사 혹은 다이버와 같은 사용자가 입수 후 부터는 상기 기록된 원점을 기준으로 가속도 센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor) 및 압력 센서(Pressure) 중 어느 하나 이상의 센서를 이용해서 사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계 및 상기 인식된 움직임에 대한 정보를 이용하여 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도로 데이터를 생성해서 저장하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다.A control method for controlling a function of an underwater navigation system based on a mobile sensor platform according to an embodiment of the present invention includes the steps of inputting information about a point of arrival on the surface of a water surface as GPS (Global Positioning System) A sensor such as an accelerometer sensor, a gyro sensor, a geo-magnetic sensor, and a pressure sensor may be used as a reference for the recorded origin, A step of recognizing information on the movement of the user by using the information on the movement and a step of calculating the relative distance with respect to all the traveled paths after the acquisition by using the information on the recognized movement, Step < / RTI >

또한, 상기 사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계는 가속도 센서와 지자계 센서 및 자이로 센서에서 측정된 센서 데이터 값에 고역통과필터, 저역통과필터, 또는 칼만 필터 중 어느 하나 이상의 필터를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하고, 가공된 데이터를 활용하여 현재 사용자가 어느 방향을 가리키는지를 확인하는 과정; 가공된 가속도 센서 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하고, 입수 지점에서 사용자가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정하는 과정,In addition, the step of recognizing information on the movement of the user may be performed by applying one or more filters of a high pass filter, a low pass filter, or a Kalman filter to the sensor data values measured by the acceleration sensor, the geodetic sensor and the gyro sensor, Processing a data value and confirming which direction the current user is pointing to using the processed data; Calculating a travel distance using the processed acceleration sensor data and estimating a travel route relative to the route traveled by the user at the arrival point,

압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동 정보를 추정하는 과정 및 상기 사용자의 방향, 이동거리, 이동 경로, 및 잠수 수심에 대한 이동 정보를 사용자의 움직임에 대한 정보로 인식하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
A step of estimating movement information on a diving water depth using a pressure sensor value, and a step of recognizing movement information on a direction, a moving distance, a movement path, and a diving water depth of the user as information on the movement of the user, .

이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템 및 그 제어 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an in-water navigation system based on a mobile sensor platform and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.

도 1은 본 발명에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 구성 블록도를 도시한 것이다. 도 1에서 보듯이, 상기 모바일 센서 플랫폼을 이용한 네비게이션 시스템(100)은 센서 H/W 및 필터(110), 모바일 운영체제(120), Linear 필터 및 센서 API(130), 응용 프로그램부(140)으로 구성된다.
FIG. 1 shows a block diagram of a construction of a mobile sensor platform-based underwater navigation system 100 according to the present invention. 1, the navigation system 100 using the mobile sensor platform includes a sensor H / W and a filter 110, a mobile operating system 120, a linear filter and sensor API 130, and an application program 140 .

상기 센서 H/W 및 필터(110)는 자이로 센서 (Gyro Sensor)(111), 가속도 센서 (Accelerometer Sensor)(112), 지자계 센서 (Geo-magnetic Sensor)(113), 압력 센서 (Pressure)(114) 등과 각 센서에 연결되어 각 센서가 수집한 정보의 노이즈를 제거하기 위한 하드웨어로 구성되는 필터들(115)이 함께 구성될 수 있다.The sensor H / W and the filter 110 may include a gyro sensor 111, an accelerometer sensor 112, a geo-magnetic sensor 113, a pressure sensor (pressure sensor) 114 and the like, and hardware configured to be connected to each sensor and to remove noise of the information collected by each sensor.

상기 필터들(115)은 각 센서들로부터 측정된 데이터의 오차를 줄이기 위해, 필터링을 수행한다,The filters 115 perform filtering to reduce the error of the measured data from the respective sensors,

일 예를 들자면, 칼만 필터를 사용하는 경우, 측정 데이터를 평활화하여 데이터를 정정하는 기능을 제공한다. 칼만 필터에 의해 제공되는 데이터의 평활화는 현시점의 네비게이션 지원 측정치를 사용해 과거의 네비게이션 결과를 정정하는 것으로 네비게이션 정정 기능을 형성하게 된다.
For example, when a Kalman filter is used, it provides a function of smoothing the measurement data and correcting the data. The smoothing of the data provided by the Kalman filter uses the current navigation support measures to correct past navigation results and to form a navigation correction function.

상기 모바일 운영체제(120)는 디바이스 드라이버들(121)과 안드로이드나 iOS (122) 등의 모바일 OS로 구성될 수 있다.The mobile operating system 120 may include device drivers 121 and a mobile OS such as Android or iOS 122. [

상기 Linear 필터 및 센서 API(130)는 소프트웨어 필터들(131)과 센서 API (프레임워크)(132), 센서 API(OS)(133)들로 구성된다.The Linear filter and sensor API 130 is composed of software filters 131, a sensor API (framework) 132, and a sensor API (OS) 133.

상기 소프트웨어 필터들(131)은 상기 센서 H/W 및 필터(110)에 내장되는 하드웨어 필터의 기능을 소프트웨어적으로 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 소프트웨어 필터들은 각 센서로부터 측정된 데이터의 오차를 줄이기 위해, 필터링을 수행할 수 있다.The software filters 131 may perform the function of the hardware H / W embedded in the sensor H / W and the filter 110 by software. That is, the software filters may perform filtering to reduce the error of the measured data from each sensor.

상기 응용 프로그램(140)은 네비게이션을 위해 사용되는 각종 기능을 수행하는 응용 프로그램들(141)이 포함된다.
The application program 140 includes application programs 141 for performing various functions used for navigation.

상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)은 다양한 기능들이 응용프로그램 형식으로 구현될 수 있다. 본 응용프로그램들은 널리 사용되는 앱스토아를 통해 앱으로 다운로드 받아서 스마트폰에 장착하거나, 스마트폰에 독자적으로 구현하여 구동하도록 할 수도 있다.
Various functions of the mobile sensor platform-based underwater navigation system 100 may be implemented in an application program format. These applications can be downloaded to an app through a widely used AppStore and installed in a smartphone or can be implemented independently in a smartphone.

상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 제 1 기능을 수행하는 응용프로그램(Application)의 기능을 살펴보면,The function of the application program that performs the first function of the underwater navigation system 100 based on the mobile sensor platform will now be described.

잠수사나 스쿠버 다이버들이 잠수하는 잠수 지점은 GPS(Global Positioning System) 모듈을 이용하여 현재 좌표를 입력하고, 원점으로 기록 후 이를 기준으로 입수 후 부터는 각종 센서(110)들을 이용한 상대거리 기준의 3차원(깊이 정보 포함) 항법지도를 실시간으로 생성하는 기능을 수행한다.The diving point where the dive company or the scuba diver submits is obtained by inputting the current coordinates using the Global Positioning System (GPS) module, recording the origin as the reference point, Depth information) to generate navigation map in real time.

입수 전 공기통과 연결되어있는 아날로그 나침반과 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템에 구비된 디스플레이 화면을 통해 표시되는 디지털 나침반의 표시방향을 이용해서 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 교정(Calibration)을 수행한다.A calibration of the mobile navigation system based on the mobile sensor platform is performed using the display direction of the analog compass connected to the air reservoir and the display direction of the digital compass displayed on the display screen of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform do.

이를 통해서, 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템에서 오동작을 하더라도 공기통에 연결되어있는 아날로그 나침반을 이용해서 입수원점의 방향을 알 수 있다.
Accordingly, even if the mobile sensor platform is malfunctioning in the underwater navigation system based on the mobile sensor platform, the direction of the input source point can be determined using the analog compass connected to the air reservoir.

상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 제 2 기능을 수행하는 응용프로그램(Application)의 기능을 살펴보면,[0030] Referring to the function of the application program that performs the second function of the mobile navigation system 100 based on the mobile sensor platform,

잠수 깊이, 잠수 시간, 항법거리, 현재 위치 등에 대한 모든 기록을 저장하고, 잠수 깊이별 다이빙 시간 자동계산 등 기존 다이버 와치나 다이버 컴퓨터가 제공하는 안전정보 표시 기능을 제공한다.
It stores all records of diving depth, diving time, navigation distance, current location, etc., and provides safety information display function provided by existing diver watch or diver computer, such as automatic calculation of diving time by dive depth.

상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 제 3 기능을 수행하는 응용프로그램(Application)의 기능을 살펴보면,The function of the application program that performs the third function of the underwater navigation system 100 based on the mobile sensor platform will be described.

잠수사나 스쿠버 다이버들이 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템을 이용함으로써, 경로 이동 중 동영상 또는 카메라 촬영을 수행하여 촬영한 정보를 저장하고, 경로상의 사진, 동영상 링크 기능을 통해 잠수사나 스쿠버 다이버들이 저장한 기록과 사진, 영상 정보를 SNS (Social Network Service) 및 서비스 서버를 통해 다른 사람들의 단말장치(가령, 컴퓨터, 스마트폰, 핸드폰 등)를 이용하여 공유하게 하는 기능을 수행한다.
Divers or scuba divers use the mobile navigation system based on the above-mentioned mobile sensor platform to store moving image or camera photographing while taking a route and store the photographed information. A function of sharing records, pictures, and video information by using a social network service (SNS) and a terminal device (e.g., a computer, a smart phone, a mobile phone, etc.) of another person through a service server.

상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 제 4 기능을 수행하는 응용프로그램(Application)의 기능을 살펴보면,The function of the application program that performs the fourth function of the underwater navigation system 100 based on the mobile sensor platform will be described.

빠른 조류로 인해 잠수사나 스쿠버 다이버들이 현재의 위치를 상실 하거나 수중 시계가 좋지 않아 방향을 상실한 경우 네비게이션을 통해 입수 지점(복귀 목적지)의 최단거리를 확인하고 네비게이션을 이용하여 입수 지점으로 복귀하도록 본 수중 네비게이션 시스템(100)의 디스플레이 화면을 통해 복귀 정보를 제공하는 기능을 제공한다.
If a dive or scuba diver loses their current location due to fast tides or their direction is lost due to poor underwater clock, navigate to the shortest distance to the point of entry (return destination) and use navigation to return to the point of entry And provides the function of providing return information through the display screen of the navigation system 100. [

본 수중 네비게이션 시스템(100)은 방수 하우징을 이용하여 기존 스마트폰을 활용하여 구현될 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 수중 네비게이션 시스템(100)의 방수를 위한 스마트폰을 내장하는 방수 하우징을 나타낸 것이다.The underwater navigation system 100 can be implemented using an existing smartphone using a waterproof housing. 2 shows a waterproof housing housing a smartphone for waterproofing the underwater navigation system 100 according to the present invention.

도 2에서 보듯이, 본 수중 네비게이션 시스템(100)은 센서 H/W 및 필터(110), 모바일 운영체제(120), Linear 필터 및 센서 API(130), 응용프로그램(140)을 스마트폰을 이용하여 구현하고, 스마트폰의 수중 방수를 위해서 본 시스템(100)은 방수 하우징(150)을 더 포함한다.2, the underwater navigation system 100 includes a sensor H / W and a filter 110, a mobile operating system 120, a linear filter and a sensor API 130, and an application program 140 using a smart phone The present system 100 further includes a waterproof housing 150 for waterproofing the underwater of the smartphone.

상기 방수 하우징(150)은 내부에 스마트폰을 내장하도록 구성되고, 본체(151)의 재질 (Material)은 알루미늄(Aluminum), 스테인리스제의 철(stainless steel), 아세탈수지(acetal), 및 구리(copper) 중 어느 하나 이상을 포함하여 구현될 수 있다. 본 시스템(100)이 사용자와 인터페이스를 하기 위해 방수하우징 외부에 버튼들(152)(터치부)이 포함되고, 버튼들(152)은 스마트폰(무선 단말기)의 버튼의 제어에 사용된다. 방수하우징 제조(Manufacturing)는 CNC(Computer Numerical Control) machining 제조공정으로 이루어진다. 기존의 스마트폰은 다양한 종류가 있고, 스마트폰의 종류에 따라 본 발명에서 요구하는 가속도 센서, 자이로 센서, 지자계 센서, 압력 센서 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수도 있는데, 이를 고려하여, 본 발명의 방수 하우징의 버튼들(152) 조작을 통해 스마트폰을 제어함으로써, 본 시스템(100)이 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 센서 H/W 및 필터(110)가 포함하는 자이로센서 (Gyro Sensor)(111), 가속도 센서 (Accelerometer Sensor)(112), 지자계 센서 (Geo-magnetic Sensor)(113), 압력 센서 (Pressure)(114) 등과 각 센서에 연결되어 각 센서가 수집한 정보의 노이즈를 제거하기 위한 하드웨어로 구성되는 필터들(115)은 방수 하우징에 구현될 수 있다.
The waterproof housing 150 is configured to house a smartphone therein and the material of the body 151 is made of aluminum, stainless steel, acetal, copper, or the like. In order to interface the system 100 with the user, buttons 152 (touch portion) are included outside the waterproof housing, and buttons 152 are used for controlling the buttons of the smartphone (wireless terminal). The manufacturing of the waterproof housing consists of the CNC (Computer Numerical Control) machining manufacturing process. There are various types of existing smartphones and, depending on the type of the smartphone, some or all of the acceleration sensor, gyro sensor, geomagnetic sensor, and pressure sensor required in the present invention may not be included. The present system 100 can be implemented by controlling the smartphone through manipulation of the buttons 152 of the waterproof housing of the mobile phone. Accordingly, the gyro sensor 111, the accelerometer sensor 112, the geo-magnetic sensor 113, and the pressure sensor 113 included in the sensor H / W and the filter 110, A filter 114 connected to each sensor and hardware configured to remove noise of information collected by each sensor may be implemented in a waterproof housing.

도 3은 방수 하우징을 포함하여 구현된 일예를 도시한 것이다. 도 3에서 보듯이 기존 스마트폰이 센서 H/W 및 필터(110)의 일부 또는 전부, 모바일 운영체제(120), Linear 필터 및 센서 API(130), 응용프로그램(140)을 포함하고, 방수 하우징이 센서 H/W 및 필터(110)의 일부 또는 전부를 포함하도록 구현한 상태에서, 스마트폰이 방수 하우징에 내장된 상태를 나타내고 있다.
3 shows an embodiment implemented with a waterproof housing. As shown in FIG. 3, the conventional smartphone includes some or all of the sensor H / W and the filter 110, the mobile operating system 120, the linear filter and sensor API 130, and the application program 140, A state in which the smartphone is built in the waterproof housing, with the sensor H / W and the filter 110 implemented partially or wholly.

도 4는 본 발명에 따른 수중 네비게이션 시스템(100)의 디스플레이 화면(160)과 방수 하우징에 위치하는 각종 센싱 기능을 도시한 것이다. 도 4에서 보듯이, 본 수중 네비게이션 시스템(100)이 수행하는 기능에 관한 응용프로그램(140)은 Linear 필터 및 센서 API(130)을 통하여 센싱 정보를 이용하게 되는데, 도 4에서 보듯이, 스마트폰 자체가 제공하는 센서들에 의한 센싱 정보 계산과 함께 방수 하우징에 포함되는 각종 센서들이 센싱 정보를 제공하는 동작이 동시에 실행되는데, 가령, 3차원 가속도, 지자계, 자이로 스코프를 이용한 방향 트래킹을 제공하는 9축 센서를 이용한 헤드 트랙킹(153), 압력센서를 이용한 수심정보 보정을 위한 해수면 데이터 계산(Sea Level Data)(154), 칼만 필터를 이용한 필터링된 가속센서를 이용한 속도 계산을 수행하는 선형 가속도 계산 (Linear Acceleration)(155) 기능을 이용하여, 수중 네비게이션의 기능을 수행하는 응용프로그램(140)에서 가속정보와 수심정보까지 활용하여 좀 더 정확도 높은 센싱 정보를 산출할 수 있다.
4 shows a display screen 160 of the underwater navigation system 100 according to the present invention and various sensing functions located in the waterproof housing. As shown in FIG. 4, the application program 140 related to the functions performed by the underwater navigation system 100 uses the sensing information through the linear filter and the sensor API 130. As shown in FIG. 4, The sensing information calculation by the sensors provided by the sensor itself and the operation of providing the sensing information by various sensors included in the waterproof housing are simultaneously executed. For example, the sensor provides direction tracking using three-dimensional acceleration, geomagnetic field and gyroscope Head tracking 153 using a 9-axis sensor, Sea Level Data 154 for correction of depth information using a pressure sensor 154, Linear acceleration calculation for performing speed calculation using a filtered acceleration sensor using a Kalman filter (Linear Acceleration) 155, an application program 140 that performs a function of underwater navigation can utilize acceleration information and depth information It may yield a more highly accurate sensing information.

디스플레이 화면에 대해서는 도 5에서 자세히 설명한다.The display screen will be described in detail with reference to FIG.

도 5는 본 발명에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 디스플레이 화면(200)을 도시한 것이다. 도 5에서 보듯이, 본 발명의 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)은 스마트폰을 기반으로 구현될 수 있으며, 스마트폰 화면상에 표시되는 각종 정보들에 대해 이하에서 설명한다.FIG. 5 illustrates a display screen 200 of an underwater navigation system 100 based on a mobile sensor platform according to the present invention. As shown in FIG. 5, the underwater navigation system 100 based on the mobile sensor platform of the present invention can be implemented on the basis of a smartphone, and various information displayed on the screen of the smartphone will be described below.

- 입수 지점 : 잠수사나 스쿠버 다이버들이 입수 전 지상에서 GPS 좌표를 입력 받아 입수 원점을 지정하고 이를 화면에 표시한다.- Arrival point: Before the dive operator or scuba diver obtains the GPS coordinates from the ground, specify the origin point and display it on the screen.

- 이동방향 지시기 : 현재 이동 중인 방향을 표시한다. (디지털 나침판 기능) 화살표가 가리키는 방향이 이동방향이다.- Moving direction indicator: Indicates the current moving direction. (Digital compass function) The direction indicated by the arrow is the direction of movement.

- 이동 경로 : 잠수사나 스쿠버 다이버들이 현재 이동 중인 경로를 3 차원 벡터 그래픽으로 표시 한다.- Route: displays the current moving path of the dive or scuba diver in a three-dimensional vector graphic.

- 거리게이지 : 전체 이동경로 기준 거리를 표시한다. 도 5에서 거리게이지는 미도시되어 있으나, 디스플레이 화면(200)의 일정 부분에 거리게이지 정보를 표시할 수 있다.- Distance gauge: Displays the total travel route reference distance. Although the distance gauge is not shown in FIG. 5, the distance gauge information may be displayed on a certain portion of the display screen 200. [

- 다이버 위치 : 현재 이동경로 중 다이버 위치를 표시한다. 도 5에서 다이버 위치는 미도시되어 있으나, 디스플레이 화면(200)의 일정 부분에 다이버 위치 정보를 표시할 수 있다.- Diver position: Displays the diver position during the current movement route. Although the diver positions are not shown in FIG. 5, the diver position information can be displayed on a certain portion of the display screen 200. FIG.

- 최단거리 복귀 경로 : 원점으로 복귀 해야 할 경우 현 지점으로부터 최단거리를 계산하여 네비게이션과 같은 방법으로 화면에 표시하여 최단거리 복귀 경로를 알려준다.- Shortest distance return path: If it is necessary to return to the origin, the shortest distance from the current point is calculated and displayed on the screen in the same way as navigation to inform the shortest distance return route.

- 수심게이지 : 다이버 현재 위치의 수심과 잠수한 최대 깊이 수심을 표시한다.- Depth gauge: Displays the depth of the diver's current position and the maximum depth of the submerged depth.

- 감압지점 : 잠수 깊이에 따라 네비게이션을 통해 원점으로 복귀할 경우 잠수병과 같은 위험으로부터 다이버를 보호하기 위한 감압지점을 계산해서 디스플레이 화면에 감압지점 지시 표시를 하여 알려준다.- Decompression point: When returning to the origin through navigation according to diving depth, calculate the decompression point to protect the diver from danger such as diving, and inform the indication on the display screen.

- 잠수 시간 : 다이버의 경우 압축 공기를 사용하여 잠수하므로 수심별 잠수 가능한 시간이 다르다. 현재 잠수 시간과 잠수가 가능한 시간을 표시한다. 잠수 시간과 함께 현재의 온도를 디스플레이 화면에 함께 표시할 수 있다.
- Diving time: In case of diver, the time available for diving depends on the depth of water because it uses submerged air. Displays the current dive time and possible dive time. The current temperature can be displayed together with the dive time on the display screen.

도 6은 본 발명에 따른 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100) 나침반 모드(다이버 컴퓨터 모드)로 동작시킨 디스플레이 화면(300)을 나타낸다.FIG. 6 shows a display screen 300 operated in a compass mode (diver computer mode) underwater navigation system 100 based on a mobile sensor platform according to the present invention.

본 발명의 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)을 잠수사나 스킨 스쿠버 등의 사용자에 의해 키 입력에 의해 나침반 모드를 선택하면, 나침반 모드가 구동되며,If the navigation system 100 based on the mobile sensor platform of the present invention is operated by a user such as a dive operator or a skin scuba operator to select a compass mode by key input,

도 6에 보듯이, 수중에서 방향을 알려주는 디지털 나침반을 디스플레이 화면(300)의 일정 부분에 표시하고, 이와 함께 디스플레이 화면의 다른 부분에 시간 별로 잠수 깊이에 대한 정보를 보여줄 수 있다. 또한 현재의 수심, 최대 잠수 깊이, 현재 온도, 잠수 시간 등을 함께 표시할 수 있다.
As shown in FIG. 6, a digital compass indicating a direction in the water can be displayed on a certain portion of the display screen 300, and information about the diving depth can be displayed on other portions of the display screen. You can also display the current depth, maximum depth, current temperature, and dive time.

도 7은 NAUI 스쿠버다이빙 협회에서 제공하는 감압테이블을 나타낸다. 도 7에 보듯이, 수심 별 잠수시간 관련 감압테이블을 본 발명의 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 응용 프로그램으로 구현하여 내장하고, 잠수 시간이 다 되었거나 감압이 필요한 경우 알림음, MP3, 바이브레이션 등으로 사용자에게 알려주고 디스플레이 화면을 통해 감압시간을 표시해주는 기능을 수행할 수 있다.
Figure 7 shows a decompression table provided by the NAUI Scuba Diving Association. As shown in FIG. 7, the decompression table related to the diving time according to the depth of water is implemented as an application program of the underwater navigation system 100 based on the mobile sensor platform of the present invention. When the diving time is over or decompression is required, The user can be informed by vibration or the like and display the decompression time through the display screen.

도 8은 본 발명에 따른 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용한 수중 네비게이션 시스템(500)의 구성 블록도를 도시한 것이다. 도 1과 상이하게 스마트폰이 아닌 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용하여 수중 네비게이션 시스템을 구현하는 것도 가능하다.FIG. 8 is a block diagram illustrating an underwater navigation system 500 using an embedded system-based sensor platform according to the present invention. 1, it is also possible to implement an underwater navigation system using a sensor platform based on an embedded system rather than a smartphone.

도 8에서 보듯이, 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용한 수중 네비게이션 시스템(500)은 센서 H/W 및 필터(510), 모바일 운영체제(520), Linear 필터 및 센서 API(530), 응용프로그램(540)으로 구성된다.
8, an underwater navigation system 500 using an embedded system based sensor platform includes a sensor H / W and filter 510, a mobile operating system 520, a linear filter and sensor API 530, an application program 540, .

상기 센서 H/W 및 필터(510)는 자이로 센서 (Gyro Sensor), 가속도 센서 (Accelerometer Sensor), 지자계 센서 (Geo-magnetic Sensor), 압력 센서 (Pressure) 등과 각 센서에 연결되어 각 센서가 수집한 정보의 노이즈를 제거하기 위한 하드웨어로 구성되는 필터들이 함께 구성될 수 있다. 필터들은 각 센서로부터 측정된 데이터의 오차를 줄이기 위해, 필터링을 수행한다, The sensor H / W and the filter 510 are connected to each sensor such as a gyro sensor, an accelerometer sensor, a geo-magnetic sensor, a pressure sensor, Filters configured as hardware for removing noise of one information may be configured together. The filters perform filtering to reduce the error of the measured data from each sensor,

일 예를 들자면, 칼만 필터를 사용하는 경우, 측정 데이터를 평활화하여 데이터를 정정하는 기능을 제공한다. 칼만 필터에 의해 제공되는 데이터의 평활화는 현시점의 네비게이션 지원 측정치를 사용해 과거의 네비게이션 결과를 정정하는 것으로 네비게이션 정정 기능을 형성하게 된다.
For example, when a Kalman filter is used, it provides a function of smoothing the measurement data and correcting the data. The smoothing of the data provided by the Kalman filter uses the current navigation support measures to correct past navigation results and to form a navigation correction function.

상기 모바일 운영체제(520)는 마이크로 프로세서와 임베디드 리눅스 등으로 구성될 수 있다.The mobile operating system 520 may include a microprocessor and embedded Linux.

상기 Linear 필터 및 센서 API(530)는 소프트웨어 필터들과 센서 API (프레임워크)로 구성된다. 소프트웨어 필터는 센서 H/W 및 필터에 내장되는 하드웨어 필터의 기능을 소프트웨어적으로 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 소프트웨어 필터들은 각 센서로부터 측정된 데이터의 오차를 줄이기 위해, 필터링을 수행할 수 있다.The Linear filter and sensor API 530 is comprised of software filters and a sensor API (framework). The software filter can perform the function of the hardware H / W of the sensor and the hardware filter built in the filter in software. That is, the software filters may perform filtering to reduce the error of the measured data from each sensor.

상기 응용 프로그램(540)은 네비게이션을 위해 사용되는 각종 기능을 수행하는 응용프로그램들이 포함된다. 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용한 수중 네비게이션 시스템(500)은 기능들이 응용프로그램 형식으로 구현될 수 있다. 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용한 수중 네비게이션 시스템(500)은 도 1과 같은 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템(100)의 제 1 기능 내지 제 4 기능을 수행하는 응용프로그램(Application)을 기능을 구현할 수 있다.
The application program 540 includes application programs for performing various functions used for navigation. The functions of the underwater navigation system 500 using the embedded system based sensor platform can be implemented in an application program format. The underwater navigation system 500 using the embedded system based sensor platform can implement an application program that performs the first to fourth functions of the underwater navigation system 100 based on the mobile sensor platform as shown in FIG. .

본 발명에 따른 수중 네비게이션 시스템을 구현하기 위해 중요한 부분 중 하나가 본 발명의 수중 네비게이션 시스템의 사용자의 헤드 트랙킹(Head tracking) 이다.One of the important parts for implementing the underwater navigation system according to the present invention is the head tracking of the user of the underwater navigation system of the present invention.

헤드 트래킹은 머리의 움직임을 실시간으로 추적하여 인식하는 기술이다.Head tracking is a technology that tracks the movement of the head in real time.

본 발명에 따른 수중 네비게이션 시스템에서 사용가능한 모바일 센서 융합을 이용한 Head tracking 구성방법에 대해 이하에서 설명한다.A method of configuring a head tracking using a mobile sensor fusion that can be used in an underwater navigation system according to the present invention will be described below.

기존 스마트폰이나 모바일 플랫폼에 탑재된 센서들은 기본적으로 매우 민감하면서 노이즈가 심하다. 따라서 운영체제에서 제공하는 센서 데이터를 그대로 사용해서는 기능을 구현하기가 불가능하다.Sensors mounted on existing smartphones or mobile platforms are basically very sensitive and very noisy. Therefore, it is impossible to implement the function by using the sensor data provided by the operating system.

도 9는 본 발명의 다중센서 융합을 이용한 Head tracking 알고리즘의 블록도(600)를 나타낸 것이다.Figure 9 shows a block diagram 600 of a head tracking algorithm using multiple sensor fusion of the present invention.

본 헤드 트랙킹 알고리즘을 구현하기 위하여 가속도 센서(Accelerometer Sensor)(611)와 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor)(612) 그리고 자이로 센서(Gyro Sensor)(613)로부터 센서로부터 센서 데이터를 입력받게 된다.In order to implement the head tracking algorithm, the sensor data is received from an accelerometer sensor 611, a geo-magnetic sensor 612, and a gyro sensor 613.

가속도 센서(611)와 지자계 센서(612)의 데이터가 결합하여 방향을 결정하게 되고(621), 방향 데이터의 오차를 줄이기 위해 결합된 방향 데이터에 필터(622)를 통과시킨다.The data of the acceleration sensor 611 and the geomagnetic sensor 612 are combined to determine a direction (621), and the filter 622 is passed through the combined direction data to reduce the error of the direction data.

자이로 센서(613)로부터 입력되는 데이터는 일정 시간 간격마다 연산(631)을 하여 누적하여(632) 방향을 결정하고, 방향 데이터의 오차를 줄이기 위해 자이로 센서의 방향 데이터에 필터(634)를 통과시킨다.The data input from the gyro sensor 613 is calculated (631) at predetermined time intervals to accumulate the data (632) and passes the filter 634 to the direction data of the gyro sensor to reduce the error of the direction data .

양 필터(622, 634)를 통과한 데이터를 합산하게 되고, 이를 통해 가속도 센서, 지자계 센서 및 자이로 센서의 센서 데이터가 결합된 정확한 방향 데이터(650)가 출력되게 된다. 출력 데이터를 통해 본 발명의 수중 네비게이션 시스템 기기 사용자의 움직이는 방향을 정확하게 판단할 수 있다.
The data passing through both filters 622 and 634 are summed up, and the accurate direction data 650 combined with the sensor data of the acceleration sensor, the geomagnetic sensor and the gyro sensor is output. The moving direction of the user of the underwater navigation system device of the present invention can be accurately determined through the output data.

본 발명에 의한 수중 네비게이션 시스템(100)에서 수중에서 모바일 디바이스의 Head tracking을 구현하기 위해서는 도 9에서 보듯이, 가속도 센서(Accelerometer Sensor)와 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor) 그리고 자이로 센서(Gyro Sensor)의 센서 데이터를 참조하여 사용하고 처리된 센서들의 값에 적절한 필터(칼만필터, 고역통과필터, 저역통과필터 등)를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하여 기능을 구현하는 것이 핵심이다.In order to implement head tracking of a mobile device in an underwater navigation system 100 according to the present invention, an accelerometer sensor, a geo-magnetic sensor, a gyro sensor (Kalman filter, high-pass filter, low-pass filter, etc.) to the values of the processed sensors and processing them into stable data values to implement the functions.

이 가공된 데이터를 활용하여 현재 잠수부가 어느 방향을 가리키는지를 확인하고, 가공된 선형 가속도 센서(Linear Accelerometer) 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하게 되면 입수 지점에서 잠수사가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정할 수가 있다. 그리고 압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동도 유추가 가능하게 된다.Using this processed data, it is confirmed which direction the current diver is pointing at. If the moving distance is calculated using the processed linear acceleration sensor data, the movement path relative to the path where the diver moves from the entry point Can be estimated. Using the pressure sensor value, it is possible to estimate the mobility of the submerged water depth.

따라서 본 발명의 다중센서 융합을 이용한 헤드 트랙킹 알고리즘을 스마트폰에서 구현하여 응용프로그램들에서 수행하는 기능을 위한 센서 데이터로 사용하면 안정된 센서 측정 데이터를 제공받아 네비게이션 관련 응용프로그램을 구동하게 된다.
Accordingly, when the head tracking algorithm using the multi-sensor fusion of the present invention is implemented in a smartphone and used as sensor data for functions performed in application programs, the navigation-related application program is driven by receiving stable sensor measurement data.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 수중 네비게이션 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Meanwhile, the underwater navigation method according to the embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program command that can be executed through a variety of means for processing information electronically and recorded in a storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
Program instructions to be recorded on the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of software. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. The above-mentioned medium may also be a transmission medium such as a light or metal wire, wave guide, etc., including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as devices for processing information electronically using an interpreter or the like, for example, a high-level language code that can be executed by a computer.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한 정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to specific embodiments such as specific components and exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, fall within the scope of the present invention .

100 : 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템
500 : 임베디드 시스템 기반 센서 플랫폼을 이용한 네비게이션 시스템
100: Underwater navigation system based on mobile sensor platform
500: Navigation system using sensor platform based on embedded system

Claims (12)

모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법으로서,
수면 위에서 입수 지점에 대한 정보를 GPS(Global Positioning System) 정보로 입력해서 원점으로 기록하는 단계;
사용자가 입수 후 부터는 상기 기록된 원점을 기준으로 가속도 센서(Accelerometer), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor) 및 압력 센서(Pressure) 중 어느 하나 이상의 센서를 이용해서 사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계; 및
상기 인식된 움직임에 대한 정보를 이용하여 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산하여 3차원 항법 지도 데이터를 생성해서 저장하는 단계;
를 포함하며,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은
상기 사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계에서 인식한 사용자의 잠수 깊이, 잠수 시간, 항법 거리 및 현재 위치 정보를 이용하여, 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면에 잠수 깊이별 다이빙 시간 자동 계산 정보를 포함하는 안전정보를 표시하는 단계; 및
사용자의 현재 위치에서 입수 포인트로의 최단거리를 확인하고 입수포인트로 복귀하도록 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면에 복귀 정보를 표시하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법.
A control method of an underwater navigation system based on a mobile sensor platform,
Inputting information about a point of arrival on the water surface as GPS (Global Positioning System) information and recording it as an origin;
After the user obtains the information, the user can use the sensor to detect the user's position by using at least one of an accelerometer, a gyro sensor, a geo-magnetic sensor and a pressure sensor based on the recorded origin. Recognizing information on motion; And
Generating and storing three-dimensional navigation map data by calculating a relative distance with respect to all the traveled paths after receiving the information using the information on the recognized movement in real time;
/ RTI >
The control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform
The navigation system according to claim 1, further comprising: a dive time display unit for displaying the dive time of the dive depth on the display screen of the underwater navigation system based on the dive depth, the diving time, the navigation distance and the current location information of the user, Displaying safety information including calculation information; And
Displaying return information on a display screen of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform so as to confirm the shortest distance from the current position of the user to the point of entry and return to the point of entry;
Further comprising the steps of: (a) determining whether the mobile navigation system is a mobile navigation system;
제 1항에 있어서,
사용자의 움직임에 대한 정보를 인식하는 단계는
가속도 센서, 자이로 센서, 지자계 센서 및 압력 센서에서 측정된 센서 데이터 값에 대해 고역통과필터, 저역통과필터, 또는 칼만필터 중 어느 하나 이상의 필터를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하고, 가공된 데이터를 활용하여 현재 사용자가 어느 방향을 가리키는지를 확인하는 과정;
가공된 가속도 센서 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하고, 입수 지점에서 사용자가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정하는 과정;
압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동 정보를 추정하는 과정; 및
상기 사용자의 방향, 이동거리, 이동 경로, 및 잠수 수심에 대한 이동 정보를 사용자의 움직임에 대한 정보로 인식하는 과정;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법.
The method according to claim 1,
The step of recognizing information on the movement of the user
The sensor data value measured by the acceleration sensor, the gyro sensor, the earth sensor and the pressure sensor is processed into a stable data value by applying at least one of a high pass filter, a low pass filter and a Kalman filter, And confirming which direction the current user is pointing to;
Calculating a travel distance using the processed acceleration sensor data and estimating a travel route relative to the route traveled by the user at the arrival point;
Estimating movement information on the depth of the water by using the pressure sensor value; And
Recognizing the movement information about the direction, the movement distance, the movement path, and the diving water depth of the user as information about the movement of the user;
Wherein the mobile navigation system comprises a mobile sensor platform.
제 1항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은,
방수 하우징을 이용하여 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법을 수행하며,
상기 방수 하우징에 포함되어 있는 터치부 조작을 통해서 무선 단말기를 제어하여 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템이 구현되는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법.
The method according to claim 1,
The control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform includes:
The control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform is performed using the waterproof housing,
Wherein the underwater navigation system based on the mobile sensor platform is implemented by controlling the wireless terminal through a touch unit operation included in the waterproof housing.
제 1항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은
입수 전 사용자가 장착한 공기통과 연결되어있는 아날로그 나침반과 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 통해 표시되는 디지털 나침반의 표시방향을 이용해서 수중 네비게이션 시스템을 교정하는 단계;
상기 수중 네비게이션 시스템이 오동작을 하는 경우 상기 공기통에 연결되어있는 아날로그 나침반을 이용해서 입수 원점의 방향을 계산하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법.
The method according to claim 1,
The control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform
Calibrating an in-water navigation system using an analog compass connected to a user-installed air reservoir and a display direction of a digital compass displayed on a display screen of the underwater navigation system before acquisition;
Calculating a direction of an origin point of introduction using an analog compass connected to the air cylinder when the underwater navigation system malfunctions;
Further comprising the steps of: (a) determining whether the mobile navigation system is a mobile navigation system;
제 1항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은
사용자가 상기 수중 네비게이션 시스템을 이용하면서, 수중에서 경로 이동 중 동영상 또는 카메라 촬영을 수행하여 촬영한 정보를 저장하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법.
The method according to claim 1,
The control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform
A step in which a user carries out a moving picture or a camera photographing while moving along a path in water while using the underwater navigation system and stores the photographed information;
Further comprising the steps of: (a) determining whether the mobile navigation system is a mobile navigation system;
제 5항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법은
경로상의 사진 또는 동영상의 링크 기능을 통해 사용자가 저장한 기록과 사진 또는 동영상 정보를 SNS(Social Network Service) 또는 서비스 서버에 전송하여 저장하고, 다른 사람들의 단말장치에 의해 공유하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 제어 방법.
6. The method of claim 5,
The control method of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform
Transmitting a record and a photo or video information stored by a user through a link function of a photo or moving picture on a route to a social network service (SNS) or a service server and storing the same by a terminal device of another person;
Further comprising the steps of: (a) determining whether the mobile navigation system is a mobile navigation system;
모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템으로서,
보트나 비치 다이빙 시 수면 위에서 입수 지점에 대한 정보를 GPS 정보로 입력해서 원점으로 설정하는 원점설정수단; 및
입수 후부터는 모바일 센서 플랫폼에 장착된 가속도 센서(Accelerometer Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 지자계 센서(Geo-magnetic Sensor), 및 압력 센서(Pressure) 중 어느 하나 이상을 이용해서 수중 네비게이션 시스템의 흔들림과 앞뒤전환을 자동으로 분석하여 움직임에 대한 정보를 인식해서 입수 후 이동한 모든 경로에 대해 상대적인 거리를 실시간으로 계산해서 3차원 항법 지도 데이터를 생성해서 저장하는 데이터생성 및 저장수단;
을 포함하며,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은
상기 데이터생성 및 저장수단에서 계산한 사용자의 잠수 깊이, 잠수 시간, 항법 거리 및 현재 위치 정보를 이용하여, 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면에 잠수 깊이별 다이빙 시간 자동 계산 정보를 포함하는 안전정보를 표시하는 수단; 및
사용자의 현재 위치에서 입수 포인트로의 최단거리를 확인하고 입수 포인트로 복귀하도록 상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면에 복귀 정보를 표시하는 수단;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템.
As an underwater navigation system based on a mobile sensor platform,
An origin point setting means for inputting information about a point of arrival on the water surface in the case of a boat or a beach dive as GPS information and setting it as the origin point; And
After the acquisition, it is possible to use the acceleration sensor (Accelerometer Sensor), Gyro Sensor, Geo-magnetic Sensor, and Pressure Sensor mounted on the mobile sensor platform to swing the underwater navigation system And data generating and storing means for generating and storing three-dimensional navigation map data by calculating a relative distance with respect to all the traveled paths after recognizing information about the movement, analyzing the forward and backward automatically, and real-
/ RTI >
The mobile sensor platform-based underwater navigation system
The diving time automatic calculation information for each diving depth is included in the display screen of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform using the diving depth, the diving time, the navigation distance and the current position information of the user calculated by the data generating and storing means Means for displaying safety information; And
Means for displaying return information on a display screen of the underwater navigation system based on the mobile sensor platform so as to confirm the shortest distance from the user's current position to the point of entry and return to the point of entry;
Wherein the mobile navigation system further comprises a mobile sensor platform based navigation system.
제 7항에 있어서,
데이터생성 및 저장수단은
상기 움직임에 대한 정보를 인식하기 위해,
가속도 센서와 지자계 센서 및 자이로 센서에서 측정된 센서 데이터 값에 고역통과필터, 저역통과필터, 또는 칼만 필터 중 어느 하나 이상의 필터를 적용하여 안정된 데이터 값으로 가공하고, 가공된 데이터를 활용하여 현재 사용자가 어느 방향을 가리키는지를 확인하는 수단;
가공된 가속도 센서 데이터를 이용해서 이동거리를 산출하고, 입수 지점에서 사용자가 이동한 경로에 대한 상대적인 이동 경로를 추정하는 수단;
압력 센서값을 활용해서 잠수 수심에 대한 이동 정보를 추정하는 수단; 및
상기 사용자의 방향, 이동거리, 이동 경로, 및 잠수 수심에 대한 이동 정보를 사용자의 움직임에 대한 정보로 인식하는 수단;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템.
8. The method of claim 7,
The means for generating and storing data
To recognize information about the motion,
By applying at least one filter of a high pass filter, a low pass filter or a Kalman filter to the sensor data values measured by the acceleration sensor, the earth sensor and the gyro sensor, it is processed into a stable data value, Means for identifying the direction in which the vehicle is traveling;
Means for calculating a travel distance using the processed acceleration sensor data and estimating a travel route relative to the route traveled by the user at the point of arrival;
Means for estimating movement information for a diving water depth using a pressure sensor value; And
Means for recognizing movement information on the user's direction, movement distance, movement path, and submersion depth as information on the movement of the user;
Wherein the navigation system comprises a mobile sensor platform.
제 7항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은
방수 하우징을 더 포함하고,
상기 방수 하우징에 형성되어 있는 터치부의 조작을 통해서, 무선 단말기를 제어하여 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템이 구현되는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템.
8. The method of claim 7,
The mobile sensor platform-based underwater navigation system
Further comprising a waterproof housing,
Wherein the underwater navigation system based on the mobile sensor platform is implemented by controlling the wireless terminal through the operation of the touch unit formed on the waterproof housing.
제 7항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은
입수 전 사용자가 장착한 공기통과 연결되어있는 아날로그 나침반과 상기 수중 네비게이션 시스템의 디스플레이 화면을 통해 표시되는 디지털 나침반의 표시방향을 이용해서 수중 네비게이션 시스템을 교정하는 수단;
상기 수중 네비게이션 시스템이 오동작을 하는 경우 상기 공기통에 연결되어있는 아날로그 나침반을 이용해서 입수 원점의 방향을 계산하는 수단;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템.
8. The method of claim 7,
The mobile sensor platform-based underwater navigation system
Means for calibrating an underwater navigation system using an analog compass connected to a user-installed air reservoir and a display direction of a digital compass displayed through a display screen of the underwater navigation system before acquisition;
Means for calculating a direction of an origin of intake using an analog compass connected to the air cylinder when the underwater navigation system malfunctions;
Wherein the mobile navigation system further comprises a mobile sensor platform based navigation system.
제 7항에 있어서,
상기 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템은
사용자가 상기 수중 네비게이션 시스템을 이용하면서, 수중에서 경로 이동 중 동영상 및/또는 카메라 촬영을 수행하여 촬영한 정보를 저장하는 수단;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템.
8. The method of claim 7,
The mobile sensor platform-based underwater navigation system
Means for storing moving pictures and / or camera shots during moving in the water while the user is using the underwater navigation system and storing shot information;
Wherein the mobile navigation system further comprises a mobile sensor platform based navigation system.
제 11항에 있어서,
경로상의 사진 또는 동영상의 링크 기능을 통해 사용자가 저장한 기록과 사진 또는 동영상 정보를 SNS (Social Network Service) 또는 서비스 서버에 전송하여 저장하고, 다른 사람들의 단말장치에 의해 공유하는 수단;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 센서 플랫폼 기반 수중 네비게이션 시스템.
12. The method of claim 11,
Means for transferring a record and a photograph or video information stored by a user through a link function of a photo or moving picture on a route to a social network service or a service server and storing the same by a terminal device of another person;
Wherein the mobile navigation system further comprises a mobile sensor platform based navigation system.
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