KR101981627B1 - 능동 핑어를 이용한 수중 운동체 회수 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부를 제공함으로써 수중 운동체의 조립 위치를 정확하게 확인하는 수중 운동체 회수 장치 및 시스템이 개시된다.

Description

능동 핑어를 이용한 수중 운동체 회수 장치 및 시스템{UUV Recovery Device and System using Active Pinger}

본 발명은 수중 운동체 회수 장치 및 시스템에 관한 것으로, 특히 능동 핑어를 이용한 수중 운동체 회수 장치 및 시스템에 관한 것이다.

종래의 수중 운동체 회수 장치는 단순한 기계장치 위주로 개발되어 해류, 파도 등의 다양한 변수가 존재하는 해상환경에서 운용하기에 효용성이 낮고 안전 문제 발생 등의 문제점이 있다.

또한, 무게 중심점 (CG: Center of Gravity)이 맞지 않는 상태로 인양 할 경우 회수장치 균형이 흐트러지면서 수중 운동체의 회수장치 이탈이나 운용요원 또는 운용함과의 충돌 등의 사고가 발생할 수 있다.

이에 따라, 수중 운동체를 회수장치와 연결하는 과정에서 수중운동체와 회수장치와의 조립 위치를 정확하게 확인하여 무게 중심점을 맞추는 것이 필요하다.

본 발명은 수중 운동체 회수 장치 및 시스템으로 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부를 제공함으로써 수중 운동체의 조립 위치를 정확하게 확인하는데 그 목적이 있다.

또한, 펄스 생성 제어부를 통해 수중 운동체의 위치를 제어함으로써 안전한 회수가 가능하도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치는, 수중 운동체, 연결 고정링을 이용하여 수중 운동체를 수용하는 수용부, 상기 수용부의 상단에 결합하고, 외부의 크레인에 연결되어 승하강하며, 상기 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행하는 회전 결합부 및 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부를 포함한다.

여기서, 상기 음파 진단부는, 가변적 주파수를 가지는 상기 능동 펄스를 생성하여 출력하는 능동 펄스 생성부, 상기 능동 펄스를 인가 받아 진동하는 압전 소자를 이용하여 상기 초음파 펄스를 발생시켜 상기 수중 운동체에 조사하는 초음파 펄스 발생부, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하는 에코 신호 수신부 및 상기 에코 신호를 기반으로 하여 상기 수중 운동체의 위치를 확인하는 위치 탐지부를 포함한다.

여기서, 상기 능동 펄스는, 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 펄스 폭(Pulse Length, PL)을 가변하여 생성되는 전기적인 펄스 신호이다.

여기서, 상기 위치 탐지부는, 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호가 상기 에코 신호 수신부에 도달하기까지 소요된 지연 시간을 검출하는 지연 시간 검출부 및 검출된 상기 지연 시간에 상응하는 거리값을 인지하여 상기 수중 운동체의 진입을 확인하는 진입 상태 추정부를 포함한다.

여기서, 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 상기 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어하는 펄스 생성 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 위치 탐지부는, 상기 수중 운동체의 진입을 확인 시 상기 거리값을 이용하여 위치 데이터를 생성하여 상기 펄스 생성 제어부로 전달하는 위치 데이터 전송부를 더 포함한다.

여기서, 상기 펄스 생성 제어부는, 상기 수중 운동체가 상기 수용부에 최초 진입 시 탐지 가능 거리를 설정하고, 상기 탐지 가능 거리에 따른 능동 펄스를 출력하도록 제어하는 초기 진입 제어부 및 상기 수중 운동체의 진입 확인 시 상기 위치 데이터 전송부로부터 상기 거리값에 따른 위치 데이터를 입력 받는 위치 데이터 입력부를 포함하고, 상기 탐지 가능 거리는, 상기 음파 진단부의 표면부터 상기 수용부까지의 거리이며, 상기 초기 진입 제어부는, 상기 탐지 가능 거리를 설정하였을 때 계산되는 주기(T)를 상기 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)로 설정하여 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 출력하도록 제어한다.

여기서, 상기 펄스 생성 제어부는, 상기 위치 데이터에 따라 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 가변하도록 구동 명령을 전송하는 구동 명령 전송 제어부를 더 포함하며, 상기 능동 펄스 생성부는, 상기 구동 명령에 따라 상기 능동 펄스를 가변하여 상기 수중 운동체에 제어 명령 신호를 전송하고, 상기 수중 운동체는 제어 명령에 따라 구동한다.

여기서, 상기 수중 운동체는, 조사된 상기 제어 명령 신호인 상기 초음파 펄스의 수신파형의 포락선을 검출하는 포락선 검출부, 상기 포락선 검출 신호값을 코드로 변환하는 코드 변환부 및 기 설정된 시간만큼 상기 코드 값을 확인하여 상기 코드 값에 따라 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하는 제어 명령 인식부를 포함한다.

여기서, 상기 제어 명령 인식부는, 기 설정된 시간만큼 1인 코드 값이 입력되면, 초기 진입 제어로 인식하며, 상기 1인 코드 값 입력 이후 신호 입력 시 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하여 임무를 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 시스템은, 연결 고정링을 이용하여 수중 운동체를 수용하는 수용부, 상기 수용부의 상단에 결합하고, 외부의 크레인에 연결되어 승하강하며, 상기 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행하는 회전 결합부 및 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부 및 상기 회전 결합부에 결합되는 견인줄 및 상기 견인줄의 타측에 연결되어 선택적으로 상기 견인줄을 감거나 푸는 윈치를 포함하며, 상기 수용부의 상기 수중 운동체를 회수하는 가이드부를 포함한다.

여기서, 상기 음파 진단부는, 가변적 주파수를 가지는 상기 능동 펄스를 생성하여 출력하는 능동 펄스 생성부, 상기 능동 펄스를 인가 받아 진동하는 압전 소자를 이용하여 상기 초음파 펄스를 발생시켜 상기 수중 운동체에 조사하는 초음파 펄스 발생부, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하는 에코 신호 수신부 및 상기 에코 신호를 기반으로 하여 상기 수중 운동체의 위치를 확인하는 위치 탐지부를 포함하고, 상기 위치 탐지부는, 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호가 상기 에코 신호 수신부에 도달하기까지 소요된 지연 시간을 검출하는 지연 시간 검출부 및 검출된 상기 지연 시간에 상응하는 거리값을 인지하여 상기 수중 운동체의 진입을 확인하는 진입 상태 추정부를 포함한다.

여기서, 상기 능동 펄스는, 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 펄스 폭(Pulse Length, PL)을 가변하여 생성되는 전기적인 펄스 신호이고, 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 상기 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어하는 펄스 생성 제어부를 더 포함한다.

여기서, 상기 위치 탐지부는, 상기 수중 운동체의 진입을 확인 시 상기 거리값을 이용하여 위치 데이터를 생성하여 상기 펄스 생성 제어부로 전달하는 위치 데이터 전송부를 더 포함하고, 상기 펄스 생성 제어부는, 상기 수중 운동체가 상기 수용부에 최초 진입 시 탐지 가능 거리를 설정하고, 상기 탐지 가능 거리에 따른 능동 펄스를 출력하도록 제어하는 초기 진입 제어부, 상기 수중 운동체의 진입 확인 시 상기 위치 데이터 전송부로부터 상기 거리값에 따른 위치 데이터를 입력 받는 위치 데이터 입력부, 상기 위치 데이터에 따라 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 가변하도록 구동 명령을 전송하는 구동 명령 전송 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 능동 펄스 생성부는, 상기 구동 명령에 따라 상기 능동 펄스를 가변하여 상기 수중 운동체에 제어 명령 신호를 전송하고, 상기 수중 운동체는 제어 명령에 따라 구동하며, 상기 수중 운동체는, 조사된 상기 제어 명령 신호인 상기 초음파 펄스의 수신파형의 포락선을 검출하는 포락선 검출부, 상기 포락선 검출 신호값을 코드로 변환하는 코드 변환부 및 기 설정된 시간만큼 상기 코드 값을 확인하여 상기 코드 값에 따라 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하는 제어 명령 인식부를 포함하고, 상기 제어 명령 인식부는, 기 설정된 시간만큼 1인 코드 값이 입력되면, 초기 진입 제어로 인식하며, 상기 1인 코드 값 입력 이후 신호 입력 시 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식을 인식하여 임무를 수행한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부를 제공함으로써 수중 운동체의 조립 위치를 정확하게 확인할 수 있다.

또한, 펄스 생성 제어부를 통해 수중 운동체의 위치를 제어함으로써 안전한 회수가 가능하다.

이에 따라, 수중 운동체 및 기타 자율운항이 가능한 수중 운동체의 회수장치에 적용이 가능하며, 각종 해상 시험을 수행하는 수중운동체의 회수장치에 적용할 수 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 나타낸 연결 관계도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치의 펄스 모델을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치의 명령 전송의 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 시스템을 나타낸 블록도이다.

이하, 본 발명에 관련된 능동 핑어를 이용한 수중 운동체 회수 장치 및 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 능동 핑어를 이용한 수중 운동체 회수 장치 및 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치(10)는 수용부(100), 회전 결합부(200), 음파 진단부(300), 펄스 생성 제어부(400), 수중 운동체(500)를 포함한다.

수중 운동체 회수 장치(10)는 수중운동체 회수 진행 시, 회수 장치 진입 후 무게중심점을 정확히 맞추어 정렬하는 장치이다. 수중 운동체는 소형 무인잠수정, 중/대형 무인잠수정 등 다양한 종류가 있으며, 본 발명은 선두에 Sonar 장치를 장착한 수중 운동체의 회수를 대상으로 하는 것이 바람직하다.

수중운동체의 회수 진행 시, 물과 접촉해 있는 상태에서는 부력에 의해 회수장치에 가해지는 중량이 총중량-부력의 형태로 인가된다. 인양 시, 수중운동체가 물 밖으로 나오는 순간부터 부력이 사라지면서 수중운동체의 중량이 회수장치에 인가된다. 이때, 무게 중심점 (CG: Center of Gravity)이 맞지 않는 상태로 인양 할 경우 회수장치에 균형이 흐트러지면서 수중운동체의 회수장치 이탈이나 운용요원 혹은 운용함과의 충돌 등의 사고가 발생할 수 있다. 이에 따라, 회수장치와의 연결 단계에서 무게 중심점을 맞추는 것이 필요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치(10)는 회수장치와 수중운동체가 연결되는 시점에서 능동 핑어로 구현되는 음파 진단부(300)를 이용하여 수중 운동체와 회수 장치와의 조립 위치를 정확하게 확인하고, 핑어의 신호를 코드화 하여 종말단계에서 수중운동체의 위치를 제어함으로써 안전한 회수가 가능하도록 할 수 있다.

수용부(100)는 연결 고정링을 이용하여 수중 운동체를 수용한다.

수용부(100)는 연결 고정링(110)을 이용하여 수중 운동체(500)를 수용한다.

연결 고정링(110)은, 적어도 일부가 수중 운동체(500)의 외측을 감싸는 형태의 스트랩(111, 112, 113)을 포함하고, 스트랩(111, 112, 113)이 수중 운동체(500)를 지지한다.

수중 운동체(500)가 수중에서 회수장치와 접촉 시, 조류/파도에 의한 장비 흔들림으로 인해 무인잠수정 파손 발생이 가능하지만 본 발명은 외측을 감싸는 형태의 스트랩(111, 112, 113)을 이용하여 수중 운동체(500)의 파손을 막을 수 있다.

스트랩(111, 112, 113)은 유연하고 질긴 소재의 띠 모양의 것으로 버클, 버튼 또는 매직 테이프 등으로 고정시키는 것도 가능하다.

수용부(100)는 상부는 회전 결합부(200)와 연결되고, 하부는 스트랩(111, 112, 113)과 부착되는 스트랩 마운터(120)를 포함할 수 있으며, 스트랩 마운터(120)는 회전 결합부(200)의 윈치 마운터(230)와 대칭되는 구조로 이루어져 회전 결합부(200)의 회전의 중심을 중앙에 일치시킬 수 있다.

회전 결합부(200)는 상기 수용부의 상단에 결합하고, 외부의 크레인에 연결되어 승하강하며, 상기 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행한다.

여기서, 요축 방향 회전 수행의 표현은 '수중 운동체'의 각도를 회전 시킨다는 의미가 아니라 '수중 운동체'와 '회수함(회수장치 포함)'간의 방위 편차 보정을 의미하는 것이다.

자세를 의미하는 각도는 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw)로 나타난다. 요는 z축 방향 회전을 의미하고, 롤은 좌우로 회전하는 것을 의미한다. 피치는 앞으로 쏠릴 때 기울어지는 방향을 의미한다. 즉, 중력방향을 기준으로 얼마나 기울어져 있는지를 나타내는 값이 롤과 피치이며, 롤과 피치를 측정하기 위해 사용하는 센서가 가속도 센서와 자이로 센서이다. MEMS 기술을 적용한 칩형태의 센서로 수중 탐지 장치에 장착되는 것이 바람직하다. Yaw의 회전축은　z축방향, 즉 중력방향과 같다. 따라서 가속도센서보다는 자이로 센서의 z축 값을 측정하여 이 값을 이용해 yaw값을 계산하고 드리프트되는 오차를 보상하는 마그네토미터, 즉 지자기센서를 추가적으로 사용하는 것이 바람직하다. 3축 지자기 센서를 적용해서 yaw 방향을 측정할 수 있다.

회전 결합부(200)는 자세 제어부(210), 회전 수행부(220), 윈치 마운터(230)를 포함한다.

회전 결합부(200)는 짐벌 구동부를 포함하는 것이 바람직하다. 짐벌 구동부는 수중 운동체의 수평 자세를 유지하게 하는 기구물이다.

특히, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 초소형 사이즈이면서 경량으로 구성되어서, 다양한 사이즈의 회전 결합부(200)에 실장될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 짐벌 구동부는 3축을 따라 수중 운동체의 수평 유지를 정밀하게 제어할 수도 있다.

윈치 마운터(230)는 가이드부(600)의 윈치(620)와 연결된 견인줄을 고정시킨다.

윈치와 연결된 견인줄을 고정시키는 부분으로, 회전을 방지하기 위해 2개의 견인줄(610)로 고정되는 것이 바람직하다. 회수장치와 운용함 간에 2개의 윈치를 적용하여 조류 등에 의한 회전이 발생되지 않을 수 있다.

또한, 수밀견인줄 연결 포트(231)를 탑재하여, 수상 제어기와 전원 및 신호 연동 수행이 가능하다.

자세 제어부(210)는 윈치 마운터의 하단에 위치하며, 자세 제어 기준값을 생성한다.

자세 제어부(210)는 조류의 수직력에 의해 작동하는 부력통 및 상기 부력통과 연결되어 상기 부력통의 수직력을 전달받는 동력 전달부재를 포함하여, 상기 자세 제어부의 수직 자세를 유지한다.

또한, 내부에 North Sensor와 Gyro Sensor를 탑재하여 회수기의 자세 제어용 기준 값을 생성한다.

회전 수행부(220)는 자세 제어부(210) 하단에 위치하며, 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행한다.

여기서, 수중 운동체의 요축 방향 회전 수행의 표현은 '수중 운동체'의 각도를 회전 시킨다는 의미가 아니라 '수중 운동체'와 '회수함(회수장치 포함)'간의 방위 편차 보정을 의미하는 것이다.

즉, 수중 운동체 회수장치 구성부가 회전하면서 각도 차이를 0으로 맞추는 것이다.

회전 수행부(220)는 Pan Encoder 및 모터를 장착하여, 자세 제어부(210)의 부력통 대비 하부 회전체의 Yaw 방향 회전을 수행하며 물리적인 각도 변화를 연산한다.

운용함과 자세 제어부(210)가 함께 회전하더라도 절대 각도 대비 변위를 측정하여 회전 수행부(220)가 지정된 절대방위를 바라 볼 수 있다.

음파 진단부(300)는 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성한다.

능동 펄스는, 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 펄스 폭(Pulse Length, PL)을 가변하여 생성되는 전기적인 펄스 신호이다.

음파 진단부(300)는 능동 핑어(Active Pinger)(302)를 포함하여 구현되는 것이 바람직하다.

음파 진단부(300)는 수용부(100)의 스트랩 마운터(120)에 연결되는 핑어 연결부(301)를 통해 능동 핑어(Active Pinger)(302)를 고정시키며, 음파 진단부(300)와 수용부(100)의 중심이 동일 선상에 위치하게 되어, 수용부(100)에 수용되는 수중 운동체(500)를 감지할 수 있다.

또한, 탐지 가능 거리는 음파 진단부(300)의 표면과 수용부의 가장 가까운 스트랩(113)사이의 거리가 된다. 수중 운동체의 표면(501)으로부터 반사되는 신호를 이용하여 위치를 파악하게 된다.

핑어(Pinger)는 물속에서 대상의 위치를 알기 위하여 송출하는 초음파 발신기이다. 수중 물체의 추적이나 위치 표시를 위해 사용될 수 있다.

음파 진단부(300)는 특정 PRI(Pulse Repetition Interval) 및 PL(Pulse Length)을 가진 능동 펄스를 생성하고, 회수장치의 수용부에 진입한 수중운동체의 위치를 파악한다.

여기서, PRI(Pulse Repetition Interval)는 펄스 반복 주기이며 송신된 펄스와 펄스간의 시간 간격, 펄스 반복 주파수의 역이다.

PL(Pulse Length)은 펄스 폭이며, 초음파탐상기에서 1개의 송신 펄스의 지속시간이다. 반사법에서는 표시기의 화면 위에 나타나는 송신 펄스의 지시 가로 폭을 말한다. 즉, 펄스의 진폭이 최댓값에 이르고 나서 그것이 종료되기까지의 시간이다.

수중 운동체가 회수장치의 수용부에 진입 시 종말 단계로 판단하고, 종말 단계에서 제어명령을 펄스로 송신한다.

펜슬빔 형태의 음향빔을 생성하는 단일 센서로 구성되며, 빔은 약 8˚~10˚의 빔폭을 갖는 것이 바람직하다. 매우 협소한 빔 폭을 갖는 빔을 펜슬 빔(pencil beam)이라고 한다.

또한, 회수 대상에 따라 능동 핑어의 주파수를 선정하는 것이 가능하다.

회수 대상에 따른 정보를 수신하는 정보 수신기를 더 포함할 수 있으며, 정보 수신기에 의해 수신되는 회수 대상의 특성 정보를 펄스 생성 제어부(400)로 전송하며, 주파수, 전압, 및 전류 중 하나 이상이 가변 될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하게 된다.

펄스 생성 제어부(400)는 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 상기 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어한다.

종래의 회수장치는 단순한 기계장치 위주로 개발되어 무인잠수정이 근접하였을 때 후크 등의 기구물로 연결하거나, 잠수부가 입수하여 인양장비를 연결하는 방식이었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 펄스 생성 제어부(400)를 이용하여 수중 운동체의 제어를 종료하지 않은 상태로 회수 진행이 가능하며 이에 따라 파도나 조류에 의한 영향을 크게 받는 크기가 큰 수중 운동체에도 적용이 가능하다.

펄스 생성 제어부(400)는 수상 제어기에 포함되는 것이 바람직하며, 선상에서 제어하고, 능동 전원 연동 및 제어명령 전송, 상태 확인 등의 임무를 수행한다.

수중 운동체(500)는 수용부(100)에 수용되며, 수중운동체의 전면에 소나 시스템이 장착되는 것이 바람직하다.

수중 운동체(500)는 자율운항 능력의 정도에 따라 크게 자율형 무인잠수정(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)과 원격작동 무인잠수정(ROV: Remotely Operated Vehicle)으로 구분되며 본 발명의 다양한 실시예를 위해 회수선과 무선통신이나 수중통신이 가능한 자율형 무인잠수정이 이용될 수 있다.

펄스 생성 제어부(400)는 탑재되는 소나 시스템에 따라 능동 핑어의 주파수를 선정하게 된다.

본 발명의 수중 운동체 회수 장치(10)의 일 실시예에 의한 작동 과정은, 회수 장치에 진입한 수중운동체의 정확한 위치를 음파 진단부(300)의 능동 핑어(Active Pinger)를 이용하여 모니터링하며, 펄스 생성 제어부(400)는 수중 운동체(500)의 진입 정도에 따라 수중 운동체(500)에 주파수가 가변된 능동 펄스를 송신하도록 제어하고, 수중 운동체(500)는 음파 진단부(300)로부터 조사되는 코드화된 음향 펄스의 포락선을 검출하여 코드 변환 값에 따라 사전에 수중 운동체에 입력된 전진, 후진, 정지 등의 명령을 수행한다.

또한, 최종 위치 확정이 되면 인양 시작이 가능함을 수상 제어기의 인양 판단부가 판단하여 운용자에게 알림할 수 있으며, 이에 따라, 안전한 수중운동체 회수가 가능해진다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 포함하는 수중 운동체 회수 시스템은 수용부(100), 회전 결합부(200), 음파 진단부(300), 펄스 생성 제어부(400), 수중 운동체(500), 가이드부(600)를 포함한다.

수용부(100)는 연결 고정링을 이용하여 수중 운동체를 수용한다.

회전 결합부(200)는 상기 수용부의 상단에 결합하고, 외부의 크레인에 연결되어 승하강하며, 상기 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행한다.

음파 진단부(300)는 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성한다.

펄스 생성 제어부(400)는 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 상기 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어한다.

가이드부(600)는 회전 결합부(200)에 결합되는 견인줄(610) 및 상기 견인줄의 타측에 연결되어 선택적으로 상기 견인줄을 감거나 푸는 윈치(620)를 포함하며, 수용부(100)의 수중 운동체를 회수한다.

가이드부(600)는 운용함의 선상에 위치하여, 수중 운동체를 안전하게 회수하기 위한 신호를 주고 받을 수 있다.

견인줄(610)은, 상기 윈치 마운터의 양측에 고정되며, 연결 포트를 포함하여 상기 가이드부의 상기 조종 수상제어부와 신호 연동을 수행한다.

윈치(620)는 2개의 윈치로 구성되어 배의 절대 방위와 회수 장치의 회전 결합부(200)의 부력통 방위가 동일하게 유지되도록 한다.

가이드부(600)는 회전 결합부(200)에 제어 명령을 전송하는 조종 수상제어부(630)를 더 포함한다.

조종 수상제어부(630)는, 자세 제어부로 신호를 획득하고, 회전 수행부에 회전 제어 명령을 전송한다. 구체적으로, 조종 수상제어부(630)는 선상에서 제어/구동 전원 연동 및 제어명령 전송, 신호 획득 등의 임무를 수행한다.

종래의 경우, 무인잠수정이 해수면에 표류 시, 조류/파도 등으로 인해 회수장치에 안착이 불가하지만 본 발명의 일 실시예에 따르면 조종 수상제어부(630)가 자세 제어부로 신호를 획득하고, 회전 수행부에 회전 제어 명령을 전송함으로써 회전 수행부의 회전으로 인해 수용부가 무인잠수정의 안착이 용이한 자세로 회전할 수 있으므로 조류와 파도에 상관없이 수중 운동체 안착을 가능하게 할 수 있다.

또한, 조종 수상제어부(630)는 수상에 위치하지만, 회전 결합부(200)와 통신이 가능하여 수중에서의 상황을 확인할 수 있으므로 급변하는 해상 환경에서 수중 운동체의 회수 조건을 변화시킬 수 있다.

조종 수상제어부(630)는 임의의 방위로 수동 제어를 수행하여 보다 안전한 무인잠수정 회수가 가능하다. 조종 수상제어부(630)는 유선연결 또는 무선연결을 통한 제어전원, 구동전원, 제어명령, 상태정보 등을 수상에서 제어/모니터링 할 수 있다.

종래의 회수장치는 수중운동체의 제어가 종료된 상태에서 회수를 진행하기 때문에 잠수부가 인양줄을 연결하거나, 회수장비를 기계적으로 움직여 수중운동체를 회수장치와 고정하게 된다. 이때 조류나 파도 등의 외란에 의한 영향을 받게 되어 사고가 발생할 수 있으며, 해상에서 무게중심점을 정확히 맞춰 회수장치에 고정하기는 불가능하다.

음파 진단부(300)와 펄스 생성 제어부(400)를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치는 장비 운용의 효용성을 증가시키고, 사고 발생 가능성을 낮출 수 있다.

구체적으로, 수중 운동체를 제어 종료상태로 연결하는 것이 아니라 음파 진단부(300)로 상시 위치를 제어하면서 연결하므로 조류/파도 등의 환경에서도 무게중심점을 맞출 수 있고, 수중운동체 자세를 제어할 수 있다.

또한, 수중에서도 회수장치와 연결이 가능하며 수중 운동체의 위치 정보를 획득할 수 있다.

또한, 무게 중심점을 맞출 수 있으므로, 장비 인양 시 물 밖으로 나오는 순간에도 회수장치에서의 이탈을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.

도 2의 (a)는 수중 운동체가 회수장치에 진입하는 초기 단계를 나타낸 것이다.

초기 진입 제어부(410)는 상기 수중 운동체가 상기 수용부에 최초 진입 시 탐지 가능 거리를 설정하고, 음파 진단부(300)가 탐지 가능 거리에 따른 능동 펄스를 출력하도록 제어한다. 탐지 가능 거리는 음파 진단부(300)의 표면과 수용부의 가장 가까운 스트랩(113)사이의 거리가 된다. 수중 운동체의 표면(501)으로부터 반사되는 신호를 이용하여 위치를 파악하게 된다. P1은 초기 조사되는 초음파 펄스이다.

여기서, 탐지 가능 거리(D)는 수학식 1로 구현된다.

여기서, D는 탐지 가능 거리, C는 음속, T는 펄스 반복 주기이다. 이때 C는 음속인 1,500m/s를 적용한다.

구체적으로, 탐지 가능 거리(D)는 음파 진단부(300) 능동 핑어 센서 표면부터 가장 가까운 회수장치 수용부의 기구물로 설정하였을 때 계산되는 주기(T)를 PRI (Pulse Repetition Interval, 펄스 반복 주기)로 설정한다. 초기 진입 시에는 도 2의 (a)에 나타난 바와 같이 미탐지 상황이다.

도 2의 (b)는 수중 운동체의 초기 진입 확인 단계로, PRI 내 수신되는 펄스의 시간 지연으로 거리를 확인한다. 거리는 (CT)/2로 계산한다.

P2는 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호이다.

도 2의 (c)는 수중운동체가 무게 중심(CG)점을 지나 초과 진입한 상태로, 능동 핑어는 거리 탐지를 중단하고, 도 2의 (d)와 같이 제어 명령을 전송한다.

P2와 P3 신호를 비교하여 초과 진입을 확인하게 되며, 제어 명령 신호인 P4를 전송하게 된다.

제어 명령 전송을 위해 수중운동체는 종말 유도 단계에서 소나 장치를 통해 수신되는 펄스성 신호를 포락선 검출하는 포락선 검출부(510)가 탑재되어 있다.

능동 핑어가 특정 길이의 펄스를 발생시킬 경우 수중운동체는 그 신호를 통신 명령으로 인식하여 전진, 후진, 정지 3가지 임무를 수행하며, 전진과 후진 명령 입력 시, 특정 거리(예를 들어 10cm, 20cm 등) 동안 이동을 수행하고 다음 명령 수신을 위해 대기한다.

무게 중심(CG)점에 해당하는 거리에 수중운동체가 위치할 경우, 능동 핑어는 정지 명령에 해당하는 펄스를 전송한 뒤 추후 이동 여부를 관측하며, 특정 시간 동안 거리의 변화가 없을 경우 수중운동체가 CG점에 머문 채 정지된 상태로 인지하고 인양을 위한 신호를 수상 제어기에서 표시한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 나타낸 블록도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치(10)의 음파 진단부(300)는 능동 펄스 생성부(310), 초음파 펄스 발생부(320), 에코 신호 수신부(330), 위치 탐지부(340)를 포함한다.

음파 진단부(300)는 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성한다.

능동 펄스 생성부(310)는 가변적 주파수를 가지는 상기 능동 펄스를 생성하여 출력한다.

초음파 펄스 발생부(320)는 상기 능동 펄스를 인가 받아 진동하는 압전 소자를 이용하여 상기 초음파 펄스를 발생시켜 상기 수중 운동체에 조사한다.

에코 신호 수신부(330)는 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신한다.

위치 탐지부(340)는 상기 에코 신호를 기반으로 하여 상기 수중 운동체의 위치를 확인한다.

위치 탐지부(340)는 지연 시간 검출부(341), 진입 상태 추정부(343), 위치 데이터 전송부(345)를 포함한다.

지연 시간 검출부(341)는 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호가 상기 에코 신호 수신부에 도달하기까지 소요된 지연 시간을 검출한다.

진입 상태 추정부(343)는 검출된 상기 지연 시간에 상응하는 거리값을 인지하여 상기 수중 운동체의 진입을 확인한다.

위치 데이터 전송부(345)는 상기 수중 운동체의 진입을 확인 시 상기 거리값을 이용하여 위치 데이터를 생성하여 상기 펄스 생성 제어부로 전달한다.

능동 펄스는, 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 펄스 폭(Pulse Length, PL)을 가변하여 생성되는 전기적인 펄스 신호이다.

펄스 생성 제어부(400)는 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 상기 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어한다.

펄스 생성 제어부(400)는 초기 진입 제어부(410), 위치 데이터 입력부(420), 구동 명령 전송 제어부(430)를 포함한다.

초기 진입 제어부(410)는 상기 수중 운동체가 상기 수용부에 최초 진입 시 탐지 가능 거리를 설정하고, 상기 탐지 가능 거리에 따른 능동 펄스를 출력하도록 제어한다.

상기 탐지 가능 거리는, 상기 음파 진단부의 표면부터 상기 수용부까지의 거리이며, 초기 진입 제어부(410)는, 상기 탐지 가능 거리를 설정하였을 때 계산되는 주기(T)를 상기 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)로 설정하여 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 출력하도록 제어한다.

위치 데이터 입력부(420)는 상기 수중 운동체의 진입 확인 시 상기 위치 데이터 전송부로부터 상기 거리값에 따른 위치 데이터를 입력 받는다.

구동 명령 전송 제어부(430)는 위치 데이터에 따라 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 가변하도록 구동 명령을 전송한다.

능동 펄스 생성부는, 상기 구동 명령에 따라 상기 능동 펄스를 가변하여 상기 수중 운동체에 제어 명령 신호를 전송하고, 상기 수중 운동체는 제어 명령에 따라 구동한다.

수중 운동체(500)는 포락선 검출부(510), 코드 변환부(520), 제어 명령 인식부(530)를 포함한다.

포락선 검출부(510)는 조사된 상기 제어 명령 신호인 상기 초음파 펄스의 수신파형의 포락선을 검출한다.

포락선은 규칙성을 가진 곡선 무리의 모두에 접하는 곡선이다.

포락선 검출부(510)는 수신 신호를 반파 정류하는 반파정류기, 반파 정류된 신호로부터 소정 크기 이상의 포락선을 검출하는 포락선 감지부 및 상기 포락선 검출 신호가 시간의 경과에 상관없이 안정적으로 출력되도록 하는 신호안정기를 포함할 수 있다.

코드 변환부(520)는 상기 포락선 검출 신호값을 코드로 변환한다.

제어 명령 인식부(530)는 기 설정된 시간만큼 상기 코드 값을 확인하여 상기 코드 값에 따라 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식한다.

제어 명령 인식부(530)는 기 설정된 시간만큼 1인 코드 값이 입력되면, 초기 진입 제어로 인식하며,

상기 1인 코드 값 입력 이후 신호 입력 시 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하여 임무를 수행한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치를 나타낸 연결 관계도이다.

도 5는 능동 핑어의 블럭다이어그램 및 수상 제어기와의 연동 정보를 나타낸 것이다.

펄스 생성 제어부(400)는 수상 제어기(403)에 포함되는 것이 바람직하며, 선상에서 제어하고, 능동 전원 연동 및 제어명령 전송, 상태 확인 등의 임무를 수행한다.

제어 항목은 능동 신호 온/오프(411), 전진 명령(431), 정지 명령(432), 후진 명령(433) 전송이며, 전시 항목은 진입 여부(441), 상태 정보(442), 거리 정보(443), 인양 가능 판단 정보(444)이다.

음파 진단부(300)에 포함되는 능동 핑어(303)는 송신 모듈(321)과 수신 모듈(331)을 포함하며, 수중 운동체(500)에 신호를 전송하고, 송신 모듈 구동을 위한 송신 전원(350)을 포함할 수 있다.

또한, 신호 처리 장치(346)는 송신 제어, 수신 제어, 거리 산출, 상태 확인, 명령 전송 등을 수행한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치의 펄스 모델을 나타낸 도면이다.

도 6은 능동 핑어의 송신/수신 펄스 모델 및 펄스반복주기(PR)에 대한 개념을 나타낸 것이다.

음파 진단부(300)는 특정 PRI(Pulse Repetition Interval) 및 PL(Pulse Length)을 가진 능동 펄스를 생성하고, 회수장치의 수용부에 진입한 수중운동체의 위치를 파악한다.

여기서, PRI(Pulse Repetition Interval)는 펄스 반복 주기이며 송신된 펄스와 펄스간의 시간 간격, 펄스 반복 주파수의 역이다.

PL(Pulse Length)은 펄스 폭이며, 초음파탐상기에서 1개의 송신 펄스의 지속시간이다. 반사법에서는 표시기의 화면 위에 나타나는 송신 펄스의 지시 가로 폭을 말한다. 즉, 펄스의 진폭이 최댓값에 이르고 나서 그것이 종료되기까지의 시간이다.

수중 운동체가 회수장치의 수용부에 진입 시 종말 단계로 판단하고, 종말 단계에서 제어명령을 펄스로 송신한다.

펜슬빔 형태의 음향빔을 생성하는 단일 센서로 구성되며, 빔은 약 8˚~10˚의 빔폭을 갖는 것이 바람직하다. 매우 협소한 빔 폭을 갖는 빔을 펜슬 빔(pencil beam)이라고 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 장치의 명령 전송의 예를 나타낸 도면이다.

도 7은 능동 핑어를 이용한 명령 전송의 예를 나타낸다. 종말 유도 단계에서 수중 운동체는 수신파형의 포락선을 검출하고 이 값을 코드로 변환한다. 특정 시간 동안 1 값이 들어오면 이후 신호에 대해 명령 성분으로 인식하며, 전진, 후진, 정지 3가지 명령을 인식하여 임무를 수행한다.

도 7의 (a)에서 수중 운동체는 초음파 신호를 입력받는다.

도 7의 (b)에서 포락선 검출부(510)는 조사된 상기 제어 명령 신호인 상기 초음파 펄스의 수신파형의 포락선을 검출한다.

포락선은 규칙성을 가진 곡선 무리의 모두에 접하는 곡선이다.

포락선 검출부(510)는 수신 신호를 반파 정류하는 반파정류기, 반파 정류된 신호로부터 소정 크기 이상의 포락선을 검출하는 포락선 감지부 및 상기 포락선 검출 신호가 시간의 경과에 상관없이 안정적으로 출력되도록 하는 신호안정기를 포함할 수 있다.

도 7의 (c)에서 코드 변환부(520)는 상기 포락선 검출 신호값을 코드로 변환한다.

제어 명령 인식부(530)는 기 설정된 시간만큼 상기 코드 값을 확인하여 상기 코드 값에 따라 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식한다.

제어 명령 인식부(530)는 기 설정된 시간만큼 1인 코드 값이 입력되면, 초기 진입 제어로 인식하며, 상기 1인 코드 값 입력 이후 신호 입력 시 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하여 임무를 수행한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 회수 시스템은 자세 제어부(210), 회전 수행부(220), 조종 수상제어부(630)를 포함한다.

자세 제어부(210)는 윈치 마운터의 하단에 위치하며, 자세 제어 기준값을 생성한다. 자세 제어부(210)는 검출 센서부(211), 기준값 생성부(213)를 포함한다.

검출 센서부(211)는 조류에 의해 수중 운동체가 회전하면 방위 변화를 감지한다. 검출 센서부(211)는 내부에 North Sensor와 Gyro Sensor를 탑재하는 것이 바람직하다.

기준값 생성부(213)는 검출 센서부로부터 검출된 감지 신호를 입력 받아 자세 제어 기준값을 계산하여 생성한다.

회전 수행부(220)는 자세 제어부(210) 하단에 위치하며, 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행한다.

회전 수행부(220)는 회전 각도 계산부(221), 모터 제어부(223)를 포함한다.

회전 각도 계산부(221)는 수중 운동체의 회전 각도를 계산한다. 회전 각도 계산부(221)는 Pan Encoder를 장착하는 것이 바람직하며, 자세 제어부(210)의 부력통 대비 하부 회전체의 Yaw 방향 회전을 수행할 수 있도록 물리적인 각도 변화를 연산한다.

모터 제어부(223)는 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행하도록 모터 구동 명령을 전송한다.

조종 수상제어부(630)는, 자세 제어부로 신호를 획득하고, 회전 수행부에 회전 제어 명령을 전송한다.

조종 수상제어부(630)는 오프셋 입력부(631), 초기 설정부(633), 제1 요축 설정부(635), 제2 요축 설정부(637), 진로 편차 계산부(639)를 포함한다.

오프셋 입력부(631)는 수중 운동체의 초기 진수 시 상기 검출 센서부로부터 감지된 방위 변화를 방위 변화값으로 입력한다.

초기 설정부(633)는 상기 기준값 생성부로부터 계산된 상기 자세 제어 기준값을 입력하여 초기화 설정을 수행한다.

제1 요축 설정부(635)는 상기 자세 제어 기준값과 상기 회전 수행부의 상기 회전 각도를 더하여 제1 요축 제어값을 설정한다.

제2 요축 설정부(637)는 상기 제1 요축 제어값과 초기 진수 시 상기 방위 변화값을 더하여 제2 요축 제어값을 설정한다.

진로 편차 계산부(639)는 초기 진수 대비 발생되는 회수 진로 편차를 계산한다.

진로 편차 계산부(639)는 상기 회수 진로 편차를 극복하기 위한 편차 극복 값인 팬 컨트롤 값을 계산하여 상기 회전 각도 계산부에 전송한다.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

10: 수중 운동체 회수 장치
100: 수용부
200: 회전 결합부
300: 음파 진단부
310: 능동 펄스 생성부
320: 초음파 펄스 발생부
330: 에코 신호 수신부
340: 위치 탐지부
400: 펄스 생성 제어부
500: 수중 운동체
510: 포락선 검출부
520: 코드 변환부
530: 제어 명령 인식부

Claims (15)

1. 수중 운동체; 연결 고정링을 이용하여 상기 수중 운동체를 수용하는 수용부; 상기 수용부의 상단에 결합하고, 외부의 크레인에 연결되어 승하강하며, 상기 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행하는 회전 결합부; 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 생성하여 출력하는 능동 펄스 생성부를 포함하여, 상기 능동 펄스 생성부에서 출력한 상기 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부; 및 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어하는 펄스 생성 제어부;를 포함하며,
   상기 음파 진단부는, 상기 에코 신호를 기반으로 하여 상기 수중 운동체의 위치를 확인하고, 상기 수중 운동체의 진입을 확인 시 거리값을 이용하여 위치 데이터를 생성하여 상기 펄스 생성 제어부로 전달하는 위치 데이터 전송부를 포함하는 위치 탐지부;를 포함하고,
   상기 펄스 생성 제어부는, 상기 수중 운동체가 상기 수용부에 최초 진입 시 탐지 가능 거리를 설정하고, 상기 탐지 가능 거리에 따른 능동 펄스를 출력하도록 제어하는 초기 진입 제어부; 및 상기 수중 운동체의 진입 확인 시 상기 위치 데이터 전송부로부터 상기 거리값에 따른 위치 데이터를 입력 받는 위치 데이터 입력부;를 포함하고,
   상기 탐지 가능 거리는, 상기 음파 진단부의 표면부터 상기 수용부까지의 거리이며, 상기 초기 진입 제어부는, 상기 탐지 가능 거리를 설정하였을 때 계산되는 주기(T)를 상기 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)로 설정하여 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 음파 진단부는,
   상기 능동 펄스를 인가 받아 진동하는 압전 소자를 이용하여 상기 초음파 펄스를 발생시켜 상기 수중 운동체에 조사하는 초음파 펄스 발생부; 및
   조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하는 에코 신호 수신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 능동 펄스는,
   펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 펄스 폭(Pulse Length, PL)을 가변하여 생성되는 전기적인 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 위치 탐지부는,
   상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호가 상기 에코 신호 수신부에 도달하기까지 소요된 지연 시간을 검출하는 지연 시간 검출부; 및
   검출된 상기 지연 시간에 상응하는 거리값을 인지하여 상기 수중 운동체의 진입을 확인하는 진입 상태 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제2항에 있어서,
   상기 펄스 생성 제어부는,
   상기 위치 데이터에 따라 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 가변하도록 구동 명령을 전송하는 구동 명령 전송 제어부;를 더 포함하며,
   상기 능동 펄스 생성부는,
   상기 구동 명령에 따라 상기 능동 펄스를 가변하여 상기 수중 운동체에 제어 명령 신호를 전송하고, 상기 수중 운동체는 제어 명령에 따라 구동하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 수중 운동체는,
   조사된 상기 제어 명령 신호인 상기 초음파 펄스의 수신파형의 포락선을 검출하는 포락선 검출부;
   상기 포락선의 검출 신호값을 코드 값으로 변환하는 코드 변환부; 및
   기 설정된 시간만큼 상기 코드 값을 확인하여 상기 코드 값에 따라 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하는 제어 명령 인식부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 명령 인식부는,
    기 설정된 시간만큼 1인 코드 값이 입력되면, 초기 진입 제어로 인식하며,
    상기 1인 코드 값 입력 이후 신호 입력 시 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하여 임무를 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 장치.
11. 수중 운동체; 연결 고정링을 이용하여 상기 수중 운동체를 수용하는 수용부; 상기 수용부의 상단에 결합하고, 외부의 크레인에 연결되어 승하강하며, 상기 수중 운동체의 요축 방향 회전을 수행하는 회전 결합부; 상기 수용부의 외측에 위치하며, 가변적 주파수를 가지는 능동 펄스를 생성하여 출력하는 능동 펄스 생성부를 포함하여, 상기 능동 펄스 생성부에서 출력한 상기 능동 펄스를 이용하여 생성한 초음파 펄스를 상기 수중 운동체에 조사하고, 조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하여 상기 수중 운동체의 위치에 따른 위치 데이터를 생성하는 음파 진단부; 상기 능동 펄스 생성부가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상을 가변하여 펄스 반복 주기와 펄스 폭이 가변된 능동 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 능동 펄스 생성부를 제어하는 펄스 생성 제어부; 및 상기 회전 결합부에 결합되는 견인줄 및 상기 견인줄의 타측에 연결되어 선택적으로 상기 견인줄을 감거나 푸는 윈치를 포함하며, 상기 수용부의 상기 수중 운동체를 회수하는 가이드부;를 포함하며,
    상기 음파 진단부는, 상기 에코 신호를 기반으로 하여 상기 수중 운동체의 위치를 확인하고, 상기 수중 운동체의 진입을 확인 시 거리값을 이용하여 위치 데이터를 생성하여 상기 펄스 생성 제어부로 전달하는 위치 데이터 전송부를 포함하는 위치 탐지부;를 포함하고,
    상기 펄스 생성 제어부는, 상기 수중 운동체가 상기 수용부에 최초 진입 시 탐지 가능 거리를 설정하고, 상기 탐지 가능 거리에 따른 능동 펄스를 출력하도록 제어하는 초기 진입 제어부; 및 상기 수중 운동체의 진입 확인 시 상기 위치 데이터 전송부로부터 상기 거리값에 따른 위치 데이터를 입력 받는 위치 데이터 입력부;를 포함하고,
    상기 탐지 가능 거리는, 상기 음파 진단부의 표면부터 상기 수용부까지의 거리이며, 상기 초기 진입 제어부는, 상기 탐지 가능 거리를 설정하였을 때 계산되는 주기(T)를 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)로 설정하여 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 음파 진단부는,
    상기 능동 펄스를 인가 받아 진동하는 압전 소자를 이용하여 상기 초음파 펄스를 발생시켜 상기 수중 운동체에 조사하는 초음파 펄스 발생부; 및
    조사된 상기 초음파 펄스가 상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하는 에코 신호 수신부;를 더 포함하고,
    상기 위치 탐지부는,
    상기 수중 운동체로부터 되돌아오는 에코 신호가 상기 에코 신호 수신부에 도달하기까지 소요된 지연 시간을 검출하는 지연 시간 검출부; 및
    검출된 상기 지연 시간에 상응하는 거리값을 인지하여 상기 수중 운동체의 진입을 확인하는 진입 상태 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 능동 펄스는,
    펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 펄스 폭(Pulse Length, PL)을 가변하여 생성되는 전기적인 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 펄스 생성 제어부는,
    상기 위치 데이터에 따라 상기 능동 펄스 생성부가 상기 능동 펄스를 가변하도록 구동 명령을 전송하는 구동 명령 전송 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 능동 펄스 생성부는,
    상기 구동 명령에 따라 상기 능동 펄스를 가변하여 상기 수중 운동체에 제어 명령 신호를 전송하고, 상기 수중 운동체는 제어 명령에 따라 구동하며,
    상기 수중 운동체는,
    조사된 상기 제어 명령 신호인 상기 초음파 펄스의 수신파형의 포락선을 검출하는 포락선 검출부;
    상기 포락선의 검출 신호값을 코드 값으로 변환하는 코드 변환부; 및
    기 설정된 시간만큼 상기 코드 값을 확인하여 상기 코드 값에 따라 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식하는 제어 명령 인식부;를 포함하고,
    상기 제어 명령 인식부는,
    기 설정된 시간만큼 1인 코드 값이 입력되면, 초기 진입 제어로 인식하며,
    상기 1인 코드 값 입력 이후 신호 입력 시 상기 제어 명령 신호의 제어 명령을 인식을 인식하여 임무를 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수 시스템.

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