KR101750510B1 - 수중 운동체 제어 장치 및 방법 - Google Patents

수중 운동체 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중 운동체의 안정적인 주행을 위해 자기장 신호를 기초로 운동 정보를 산출하고 이 운동 정보를 기초로 수중 운동체의 주행을 제어하는 수중 운동체 제어 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명에 따른 장치는 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출하는 자세 정보 산출부; 자세 정보를 기초로 수중 운동체의 운동 정보를 산출하는 운동 정보 산출부; 및 운동 정보를 기초로 수중 운동체의 주행을 제어하는 주행 제어부를 포함한다.

Description

수중 운동체 제어 장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling underwater vehicle}
본 발명은 수중 운동체를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자기장 신호를 기초로 수중 운동체를 제어하는 장치 및 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 수중 운동체의 위치 및 자세에 대한 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 초기값을 정확하게 전달받지 못하고 발사됨에 따라 전원이 공급되고 소정 시간 이후 안정화되는 자세 측정 센서의 특성에 따라 초기 정렬에 큰 오차가 발생한다. 자세 측정 센서의 초기 정렬에 오차가 발생하면, 상대값을 이용하여 자세 및 위치를 추정하는 항법 장치를 구비하는 수중 운동체는 오차를 추후 보정하기 어렵기 때문에 자세 제어에 어려움이 따르고 결과적으로 수중 운동체가 안정적인 주행을 수행할 수 없다는 문제가 발생한다. 즉 수중 운동체가 긴급하게 발사되는 것도 중요하지만 그 이상으로 정확한 자세 및 위치를 측정하여 안정적인 주행을 수행할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
(선행문헌 1) 한국등록특허 제1,525,932호 (발명의 명칭 : 수중 운동체 제어 장치 및 방법)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수중 운동체의 안정적인 주행을 위해 자기장 신호를 기초로 운동 정보를 산출하고 이 운동 정보를 기초로 수중 운동체의 주행을 제어하는 수중 운동체 제어 장치 및 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, 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출하는 자세 정보 산출부; 상기 자세 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 운동 정보를 산출하는 운동 정보 산출부; 및 상기 운동 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 주행을 제어하는 주행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 운동 정보 산출부는 상기 수중 운동체의 방위 정보와 상기 수중 운동체의 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출한다.
바람직하게는, 상기 운동 정보 산출부는 상기 방위 정보로 침로 방위각을 산출하고, 상기 경로 정보로 경로각을 산출한다.
바람직하게는, 상기 수중 운동체 제어 장치는 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지하는 자기장 신호 감지부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 자기장 신호 감지부는 상기 수중 운동체가 모선으로부터 발사된 뒤 상기 모선으로부터 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지한다.
바람직하게는, 상기 자기장 신호 감지부는 상기 수중 운동체의 자세가 안정화되면 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지한다.
바람직하게는, 상기 자세 정보 산출부는 상기 자기장 신호를 복조하여 상기 자세 정보를 산출한다.
바람직하게는, 상기 자세 정보 산출부는 상기 수중 운동체의 제1 방향 정보, 상기 수중 운동체의 제2 방향 정보 및 상기 수중 운동체의 제3 방향 정보를 상기 자세 정보로 산출하며, 상기 운동 정보 산출부는 상기 수중 운동체의 방위 정보, 상기 수중 운동체의 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제1 방향 정보 사이의 제1 관계식, 상기 방위 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제2 방향 정보 사이의 제2 관계식, 및 상기 방위 정보, 상기 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제3 방향 정보 사이의 제3 관계식을 기초로 상기 방위 정보 및 상기 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출한다.
바람직하게는, 상기 운동 정보 산출부는 상기 제1 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 코사인값을 각각 이용하고, 상기 제2 관계식에서 상기 방위 정보로 침로 방위각의 음의 사인값을 이용하며, 상기 제3 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 사인값을 이용한다.
또한 본 발명은 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출하는 단계; 상기 자세 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 운동 정보를 산출하는 단계; 및 상기 운동 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 주행을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 운동 정보를 산출하는 단계는 상기 수중 운동체의 방위 정보와 상기 수중 운동체의 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출한다.
바람직하게는, 상기 운동 정보를 산출하는 단계는 상기 방위 정보로 침로 방위각을 산출하고, 상기 경로 정보로 경로각을 산출한다.
바람직하게는, 상기 자세 정보를 산출하는 단계 이전에, 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 감지하는 단계는 상기 수중 운동체가 모선으로부터 발사된 뒤 상기 모선으로부터 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지한다.
바람직하게는, 상기 감지하는 단계는 상기 수중 운동체의 자세가 안정화되면 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지한다.
바람직하게는, 상기 자세 정보를 산출하는 단계는 상기 자기장 신호를 복조하여 상기 자세 정보를 산출한다.
바람직하게는, 상기 자세 정보를 산출하는 단계는 상기 수중 운동체의 제1 방향 정보, 상기 수중 운동체의 제2 방향 정보 및 상기 수중 운동체의 제3 방향 정보를 상기 자세 정보로 산출하며, 상기 운동 정보를 산출하는 단계는 상기 수중 운동체의 방위 정보, 상기 수중 운동체의 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제1 방향 정보 사이의 제1 관계식, 상기 방위 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제2 방향 정보 사이의 제2 관계식, 및 상기 방위 정보, 상기 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제3 방향 정보 사이의 제3 관계식을 기초로 상기 방위 정보 및 상기 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출한다.
바람직하게는, 상기 운동 정보를 산출하는 단계는 상기 제1 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 코사인값을 각각 이용하고, 상기 제2 관계식에서 상기 방위 정보로 침로 방위각의 음의 사인값을 이용하며, 상기 제3 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 사인값을 이용한다.
또한 본 발명은 수중 운동체의 제어 방법을 실행시키는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제안한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 수중 운동체의 방위 정보(침로 방위각)와 경로 정보(경로각)를 설정함으로써 항법의 중요한 요소인 초기 정렬값을 안정적으로 얻을 수 있다.
둘째, 방위 정보와 더불어 경로 정보를 비교적 정확하게 설정할 수 있으며, 이로부터 수중 운동체의 안정적인 주행을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체의 제어 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체의 제어 순서를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 운동체 제어 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 운동체 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
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.
이하 본 발명에서는 변조 자기장 신호를 이용한 수중 운동체의 기준 방위 설정 방법에 대하여 설명한다. 수중 운동체의 기준 방위 설정 방법은 수중 운동체의 발사후 정렬을 위한 것이다.
종래 기술에는 침로 방위각을 설정하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 침로 방위각만을 비교적 정확하게 설정할 수 있을 뿐이다. 수중 운동체의 발사 직후 경로각 설정값에 오차 성분이 있다면, 경우에 따라서 수중 운동체가 수면 밖으로 나와 버려서 제어 능력을 잃거나, 해저면에 충돌하여 안정적인 주행을 수행할 수 없을 우려가 있다.
수중 운동체의 안정적인 주행을 위해서는 침로 방위각 외에 경로각도 비교적 정확하게 설정할 수 있어야 할 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체의 제어 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명은 모선(110)으로부터 정해진 주파수로 변조된 자기장(Bgenerated; 140)이 정해진 방향으로 발생되면, 수중 운동체(120)에 탑재된 지자기 센서를 이용하여 수중 운동체(120)의 침로 방위각과 경로각을 임의로 설정하여 수중 운동체(120)의 초기 정렬을 수행하고, 이로부터 수중 운동체(120)의 주행을 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 모선(110)으로부터 정해진 방향과 세기로 자기장이 발생되기 때문에 외부 환경에 관계없이 모선(110)을 기준으로 한 기본 침로각 및 경로각을 설정할 수 있다.
또한 수중 운동체(120)가 모선(110)의 발사관으로부터 이탈된 뒤 주행 중 정렬을 정상적으로 수행하기 전에 자세 변화가 발생하더라도 이와 무관한 항법 침로 오차 결과를 획득할 수 있다. 즉 자세 변화에 따른 오차와 관계 없이 수중 운동체(120)의 항법 침로 오차 결과를 정확하게 획득할 수 있다.
모선(110)에서 발사된 수중 운동체(120)의 자세가 롤(roll; φ), 피치(pitch; θ) 및 요(yaw; ψ)만큼 변화했을 때, 모선(110)을 기준으로 한 로컬(local) 기준 항법 좌표계(160)의 임의의 벡터는 다음 수학식 1을 통하여 모선(110)으로부터 발사된 수중 운동체(120)의 바디 좌표계 즉, 수중 운동체 기준 바디(Body) 좌표계)(170)의 임의의 벡터로 표현할 수 있다.
Figure 112016096396554-pat00001
상기에서 vreference는 모선(110)을 기준으로 한 로컬 기준 항법 좌표계(160)의 임의의 벡터를 의미한다. 또한 vbody는 모선(110)으로부터 발사된 수중 운동체(120)를 기준으로 한 바디 좌표계(170)의 임의의 벡터를 의미한다.
수학식 1을 연산하여 보면 다음 수학식 2를 얻을 수 있다.
Figure 112016096396554-pat00002
아래(Down) 방향으로 작용하는 지구 자기장을 Bearth(150)로 정의하고, 모선(110)으로부터 생성되어 북쪽(North) 방향으로 작용하는 자기장 신호를 Bgenerated(140)로 정의한 후, Bearth(150)와 Bgenerated(140)를 수학식 2에 대입하면, 다음 수학식 3과 같이 수중 운동체(120)의 지자기 센서에서 각 축별로 측정되는 자기장의 값을 산출할 수 있다.
Figure 112016096396554-pat00003
상기에서 Bbody _N, Bbody _E 및 Bbody _D는 수중 운동체(120)의 지자기 센서에서 각 축별로 측정되는 자기장의 값들을 의미한다. N, E 및 D는 각각 North, East 및 Down을 정의한 것이다. 본 실시예에서는 N, E 및 D라는 표현을 사용하였으나, 이는 x, y 및 z에 대응하는 개념으로 위 수학식 3에서 N, E 및 D를 x, y 및 z로 변경하여 적용하는 것도 무방하다. Bearth는 지구 자기장을 의미하며 상수값(constant)을 가진다. Bgen는 모선(110)으로부터 생성된 자기장 신호 즉, Bgenerated(140)를 의미하며, 다음 수식을 이용하여 산출할 수 있다.
Bgen = Bamplitude × cos ωt
상기에서 Bamplitude는 임의로 결정된 자기장의 진폭(amplitude)을 의미하며, ω는 임의로 결정된 주파수 값을 의미한다.
또한 t는 시간, 특히 연속적으로 변하는 시간을 의미한다. 위 수식에서 t 값이 0으로부터 점차 증가되어 감에 따라 0 → 1 → 0 → 1 → …과 같이 cos ωt 값도 연속적으로 변화된다.
수중 운동체(120)의 자세 안정화 장치 등의 영향으로 롤(roll) 값이 0에 가깝다면, 수학식 3은 다음 수학식 4와 같이 더욱 간략화시킬 수 있다.
Figure 112016096396554-pat00004
수학식 4의 행렬을 연산하면, 수중 운동체(120)의 지자기 센서에서 각 축별로 측정되는 자기장의 값은 다음과 같다.
Bbody _N = cosψcosθBgenerated - sinθBearth
Bbody _E = -sinψBgenerated
Bbody _D = cosψsinθBgenerated + cosθBearth
위 수식들에서 Bgenerated는 Bamplitude × cos ωt의 형태로 변조된 신호이므로, 주파수 ω에 대하여 복조 과정을 거치면, Bearth와 관련된 상수(constant) 항은 사라지고, 주파수 ω로 복조되었던 모선(110)에서 발생시켰던 정보만을 획득할 수 있다. 따라서 위 수식들은 다음과 같이 구할 수 있다.
demodulated [Bbody _N] = cosψcosθBgenerated
demodulated [Bbody _E] = -sinψBgenerated
demodulated [Bbody _D] = cosψsinθBgenerated
침로 방위각(ψ)은 위의 두번째 수식으로부터 도출할 수 있다. 또한 경로각(θ)은 위의 첫번째 수식 또는 세번째 수식으로부터 도출할 수 있다. 즉 본 발명에서 제안한 바에 따르면, 모선(110)으로부터 출력된 자기장 신호를 이용하여 침로 방위각과 경로각을 산출함으로써 비교적 정확한 항법 결과 및 주행 제어 결과를 획득할 수 있다.
한편 본 실시예에서 복조는 포락선 검출기(envelope detector)를 이용하여 수행할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 도 1에서 도면부호 130은 해수면을 의미한다.
다음으로 도 1을 참조하여 설명한 수중 운동체의 제어 방법을 순차적으로 다시 정리하여 본다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 운동체의 제어 순서를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저 수중 운동체(120)가 모선(110)으로부터 발사된다(S210). 여기서 수중 운동체(120)는 예컨대 어뢰를 의미하며, 모선(110)은 예컨대 잠수함을 의미한다.
이후 모선(110)이 수중 운동체(120)가 위치한 방향으로 자기장을 변조하여 발생시킨다(S220). 모선(110)은 자기 유도선 등의 장치를 이용하여 일정한 크기와 방향을 가지는 강력한 자기장을 변조 신호로써 발생시키며, 일정 시간이 경과한 후에 턴 오프(turn off)시킨다.
이후 수중 운동체(120)가 지자기 센서를 활용하여 모선(110)에 의해 발생된 자기장 신호를 측정한다(S230).
이후 수중 운동체(120)가 변조 신호 형태의 자기장 신호를 복조시킨다(S240).
이후 수중 운동체(120)가 복조된 자기장 신호를 분석하여 도 1을 참조하여 설명한 바에 따라 침로 방위각(또는 침로각)과 경로각을 산출한다(S250).
이후 수중 운동체(120)가 침로 방위각과 경로각을 기초로 자신의 자세를 제어한다(S260).
절대 방위를 추종하지 않고 모선(110)과의 상대 방위각을 추종하는 수중 운동체(120)의 경우, 발사 직후의 운동에 대한 정보가 없더라도, 과도 상태 운동 및 자세에 관계없이 모선(110)을 기준으로 한 목표 침로각과 경로각을 설정할 수 있다. 이로부터 비교적 정확한 항법 결과 및 주행 제어 결과를 획득할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 모선(110)에서 발생시키는 자기장 신호를 변조하여 사용함으로써, 지구 자기장 성분을 배제시킬 수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 본 발명은 수중 무기(ex. 어뢰)와 같은 수중 운동체의 유도 조종 분야에 적용될 수 있다. 수중 운동체의 경우 초기 정렬이 제대로 수행되지 못하더라도 긴급 발사가 요구된다. 본 발명에서는 비교적 정확한 항법 성능을 요구하는 수중 운동체의 침로 방위각과 경로각을 설정하여 항법의 중요한 요소인 초기 정렬값을 안정적으로 얻고자 하는 수중 발사 시스템에 적용될 수 있다.
이상 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 운동체 제어 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3에 따르면, 수중 운동체 제어 장치(300)는 자세 정보 산출부(310), 운동 정보 산출부(320), 주행 제어부(330), 전원부(340) 및 주제어부(350)를 포함한다.
전원부(340)는 수중 운동체 제어 장치(300)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
주제어부(350)는 수중 운동체 제어 장치(300)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
자세 정보 산출부(310)는 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출하는 기능을 수행한다.
자세 정보 산출부(310)는 자기장 신호를 복조하여 수중 운동체의 자세 정보를 산출할 수 있다. 그 이유는 모선으로부터 출력된 자기장 신호는 변조 신호이기 때문이다.
자세 정보 산출부(310)는 수중 운동체의 제1 방향 정보, 수중 운동체의 제2 방향 정보 및 수중 운동체의 제3 방향 정보를 수중 운동체의 자세 정보로 산출할 수 있다.
운동 정보 산출부(320)는 자세 정보 산출부(310)에 의해 산출된 수중 운동체의 자세 정보를 기초로 수중 운동체의 운동 정보를 산출하는 기능을 수행한다.
운동 정보 산출부(320)는 수중 운동체의 방위 정보와 수중 운동체의 경로 정보를 수중 운동체의 운동 정보로 산출할 수 있다. 운동 정보 산출부(320)는 수중 운동체의 방위 정보로 침로 방위각을 산출하고, 수중 운동체의 경로 정보로 경로각을 산출할 수 있다.
운동 정보 산출부(320)는 수중 운동체의 운동 정보로 수중 운동체의 방위 정보와 수중 운동체의 경로 정보를 산출할 때 제1 관계식, 제2 관계식 및 제3 관계식을 이용할 수 있다. 여기서 제1 관계식은 수중 운동체의 방위 정보, 수중 운동체의 경로 정보, 자기장 신호의 진폭 및 수중 운동체의 제1 방향 정보 사이의 관계식을 의미한다. 또한 제2 관계식은 수중 운동체의 방위 정보, 자기장 신호의 진폭 및 수중 운동체의 제2 방향 정보 사이의 관계식을 의미한다. 또한 제3 관계식은 수중 운동체의 방위 정보, 수중 운동체의 경로 정보, 자기장 신호의 진폭 및 수중 운동체의 제3 방향 정보 사이의 관계식을 의미한다.
운동 정보 산출부(320)는 제1 관계식에서 수중 운동체의 방위 정보와 수중 운동체의 경로 정보로 각각 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 코사인값을 이용할 수 있다. 또한 운동 정보 산출부(320)는 제2 관계식에서 수중 운동체의 방위 정보로 침로 방위각의 음의 사인값을 이용할 수 있다. 또한 운동 정보 산출부(320)는 제3 관계식에서 수중 운동체의 방위 정보와 수중 운동체의 경로 정보로 각각 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 사인값을 이용할 수 있다.
주행 제어부(330)는 운동 정보 산출부(320)에 의해 산출된 수중 운동체의 운동 정보를 기초로 수중 운동체의 주행을 제어하는 기능을 수행한다.
수중 운동체 제어 장치(300)는 자기장 신호 감지부(360)를 더 포함할 수 있다.
자기장 신호 감지부(360)는 수중 운동체로 입력되는 자기장 신호를 감지하는 기능을 수행한다. 자기장 신호 감지부(360)는 수중 운동체에 탑재된 지자기 센서를 이용하여 자기장 신호를 감지할 수 있다.
자기장 신호 감지부(360)는 수중 운동체가 모선으로부터 발사된 뒤 모선으로부터 수중 운동체로 입력되는 자기장 신호를 감지할 수 있다.
자기장 신호 감지부(360)는 수중 운동체의 자세가 안정화되면 수중 운동체로 입력되는 자기장 신호를 감지할 수 있다.
다음으로 수중 운동체 제어 장치(300)의 작동 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 운동체 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
먼저 자기장 신호 감지부(360)가 수중 운동체로 입력되는 자기장 신호를 감지한다(S410).
이후 자세 정보 산출부(310)가 자기장 신호 감지부(360)에 의해 감지된 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출한다(S420).
이후 운동 정보 산출부(320)가 수중 운동체의 자세 정보를 기초로 수중 운동체의 운동 정보를 산출한다(S430).
이후 주행 제어부(330)가 수중 운동체의 운동 정보를 기초로 수중 운동체의 주행을 제어한다(S440).
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 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 (13)

  1. 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출하되, 상기 수중 운동체의 제1 방향 정보, 상기 수중 운동체의 제2 방향 정보 및 상기 수중 운동체의 제3 방향 정보를 상기 자세 정보로 산출하는 자세 정보 산출부;
    상기 자세 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 운동 정보를 산출하되, 상기 수중 운동체의 방위 정보, 상기 수중 운동체의 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제1 방향 정보 사이의 제1 관계식, 상기 방위 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제2 방향 정보 사이의 제2 관계식, 및 상기 방위 정보, 상기 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제3 방향 정보 사이의 제3 관계식을 기초로 상기 방위 정보 및 상기 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출하는 운동 정보 산출부; 및
    상기 운동 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 주행을 제어하는 주행 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 정보 산출부는 상기 수중 운동체의 방위 정보와 상기 수중 운동체의 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 운동 정보 산출부는 상기 방위 정보로 침로 방위각을 산출하고, 상기 경로 정보로 경로각을 산출하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지하는 자기장 신호 감지부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 자기장 신호 감지부는 상기 수중 운동체가 모선으로부터 발사된 뒤 상기 모선으로부터 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자기장 신호 감지부는 상기 수중 운동체의 자세가 안정화되면 상기 수중 운동체로 입력되는 상기 자기장 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세 정보 산출부는 상기 자기장 신호를 복조하여 상기 자세 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 정보 산출부는 상기 제1 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 코사인값을 각각 이용하고, 상기 제2 관계식에서 상기 방위 정보로 침로 방위각의 음의 사인값을 이용하며, 상기 제3 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 사인값을 이용하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 장치.
  10. 자기장 신호를 기초로 수중 운동체의 자세 정보를 산출하는 단계;
    상기 자세 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 운동 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 운동 정보를 기초로 상기 수중 운동체의 주행을 제어하는 단계
    를 포함하며,
    상기 자세 정보를 산출하는 단계는 상기 수중 운동체의 제1 방향 정보, 상기 수중 운동체의 제2 방향 정보 및 상기 수중 운동체의 제3 방향 정보를 상기 자세 정보로 산출하고,
    상기 운동 정보를 산출하는 단계는 상기 수중 운동체의 방위 정보, 상기 수중 운동체의 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제1 방향 정보 사이의 제1 관계식, 상기 방위 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제2 방향 정보 사이의 제2 관계식, 및 상기 방위 정보, 상기 경로 정보, 상기 자기장 신호의 진폭 및 상기 제3 방향 정보 사이의 제3 관계식을 기초로 상기 방위 정보 및 상기 경로 정보를 상기 운동 정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 운동 정보를 산출하는 단계는 상기 제1 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 코사인값을 각각 이용하고, 상기 제2 관계식에서 상기 방위 정보로 침로 방위각의 음의 사인값을 이용하며, 상기 제3 관계식에서 상기 방위 정보와 상기 경로 정보로 침로 방위각의 코사인값과 경로각의 사인값을 이용하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 제어 방법.
  13. 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 수중 운동체의 제어 방법을 실행시키는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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