KR102092662B1 - Apparatus For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle And Method For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle In Using Same - Google Patents

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KR102092662B1 KR1020170175775A KR20170175775A KR102092662B1 KR 102092662 B1 KR102092662 B1 KR 102092662B1 KR 1020170175775 A KR1020170175775 A KR 1020170175775A KR 20170175775 A KR20170175775 A KR 20170175775A KR 102092662 B1 KR102092662 B1 KR 102092662B1
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Abstract

본 발명은 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치에 관한 것으로, 본 발명은 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정하는 USBL(Ultrashort Baseline); 상기 무인잠수정에 설치되어 무인잠수정의 대지 속도를 측정하는 도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log); 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정기; 및 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 기설정된 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 헤딩 정보 보정기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible, and the present invention is an USBL (Ultrashort Baseline) for measuring an absolute position in an unmanned submersible; A Doppler velocity meter (DVL; Dopler Velocity Log) installed on the unmanned submersible to measure the ground velocity of the unmanned submersible; A heading information estimator for estimating heading information of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline) and the ground speed of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter; And a heading information compensator that corrects the driving heading information of the unmanned submersible to match predetermined reference heading information based on the heading information estimated by the heading information estimator to change the driving route of the unmanned submersible. do.

Description

무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치 및 이를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법{Apparatus For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle And Method For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle In Using Same}Apparatus For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle And Method For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle In Using Same}

본 발명은 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치 및 이를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 무인잠수정의 수중에서의 절대 위치와 대지 속도를 이용하여 운행 중인 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정 및 보정할 수 있는 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치 및 이를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible and a method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible, and more specifically, an unmanned vehicle in operation using absolute position and ground speed in the underwater of an unmanned submersible. The present invention relates to an apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible that can estimate and correct heading information of a submersible, and a method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible using the same.

일반적으로 무인잠수정은 자기장 기반의 자세 센서를 사용하여 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는데, 이러한 자세 센서는 자기장 외란이 심한 수중 환경에서 무인잠수정의 헤딩 정보 중 하나인 선수각을 추정하는데 있어 오차를 가지는 문제점이 있다.In general, unmanned submersibles estimate the heading information of unmanned submersibles using magnetic field-based posture sensors, and these posture sensors have an error in estimating the bow angle, which is one of the unmanned submersible heading information in an underwater environment where magnetic field disturbance is severe. There is a problem.

즉, 무인잠수정을 공기 중에서 기설정된 기준 선수각에 대해 정렬을 수행한 후 해당 무인잠수정을 수중으로 입수시켜 운행시키는 경우, 수중에서 시간당 1도 내지 10도의 선수각 오차가 누적되므로 무인잠수정의 운행 중 선수각을 정확하게 추정하지 못하는 문제점이 있다.That is, when the unmanned submersible is operated in the air after performing alignment with respect to a predetermined reference bow angle, when the unmanned submersible is obtained and operated under water, an error of the bow angle of 1 to 10 degrees per hour accumulates in the water, so the unmanned submersible is in operation. There is a problem in that the player angle cannot be accurately estimated.

본 출원인은 무인잠수정의 수중에서의 절대 위치와 대지 속도를 각각 측정한 후, 해당 측정 자료를 기초로 운행 중인 무인잠수정의 헤딩 정보를 정확하게 추정 및 보정할 수 있는 장치를 발명하였다.The present applicant invented an apparatus capable of accurately estimating and correcting heading information of an unmanned submersible in operation based on the measured data after measuring the absolute position and the ground speed in the underwater of the unmanned submersible, respectively.

대한민국 등록특허공보 제10-1177839호(2012.08.29.)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1177839 (2012.08.29.)

본 발명은 USBL을 통해 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정한 후 수중 절대 위치로부터 수중 절대 속도를 산출하고, 도플러 속도 측정기(DVL)를 통해 무인잠수정의 대지 속도를 측정한 후, 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 각각 이용하여 무인잠수정의 헤딩 정보 중 하나인 선수각을 추정한 후 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정함으로써 무인잠수정의 운행 항로를 변경할 수 있는 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치 및 이를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention calculates the absolute underwater speed from the absolute underwater position after measuring the absolute underwater position of the unmanned submersible through USBL, and measures the earth speed of the unmanned submersible through the Doppler speed meter (DVL), and then The unmanned submersible can be changed by estimating the player angle, which is one of the heading information of the unmanned submersible, using the speed and the land speed, respectively, and then correcting the unmanned submersible running angle to match the preset reference player angle. An object of the present invention is to provide an apparatus for estimating and correcting heading information and a method for estimating and correcting heading information of an unmanned submarine using the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치는 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정하는 USBL(Ultrashort Baseline); 상기 무인잠수정에 설치되어 무인잠수정의 대지 속도를 측정하는 도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log); 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정기; 및 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 기설정된 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 헤딩 정보 보정기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to the present invention for achieving the above object includes: an USBL (Ultrashort Baseline) for measuring an absolute position in an unmanned submersible; A Doppler velocity meter (DVL; Dopler Velocity Log) installed on the unmanned submersible to measure the ground velocity of the unmanned submersible; A heading information estimator for estimating heading information of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline) and the ground speed of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter; And a heading information compensator that corrects the driving heading information of the unmanned submersible to match predetermined reference heading information based on the heading information estimated by the heading information estimator to change the driving route of the unmanned submersible. do.

또한, 상기 헤딩 정보 추정기는, 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상에서의 수중 절대 속도를 산출하는 절대 속도 산출모듈; 및 상기 절대 속도 산출모듈에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정모듈;을 포함할 수 있다.In addition, the heading information estimator includes: an absolute speed calculation module for calculating an absolute underwater speed in the earth coordinate system of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the Ultrashort Baseline (USBL); And a heading information estimation module for estimating the heading information of the unmanned submersible using the absolute underwater speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculating module and the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter. .

또한, 상기 절대 속도 산출모듈은, 상기 무인잠수정의 운행 구간 중 등속도 구간에서의 수중 절대 위치의 변화값에 의해 상기 수중 절대 속도를 산출할 수 있다.In addition, the absolute speed calculation module may calculate the absolute underwater speed by a change value of the underwater absolute position in the constant speed section of the driving section of the unmanned submersible.

또한, 상기 헤딩 정보 추정모듈은, 상기 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보로 선수각을 추정할 수 있다.In addition, the heading information estimation module may estimate the bow angle from the heading information of the unmanned submersible using the absolute speed and the underwater speed of the unmanned submersible.

또한, 상기 헤딩 정보 추정모듈은, 하기의 수학식을 이용하여 상기 무인잠수정의 선수각을 추정할 수 있다.In addition, the heading information estimation module may estimate the bow angle of the unmanned submersible using the following equation.

Figure 112017126931611-pat00001
Figure 112017126931611-pat00001

(여기서,

Figure 112017126931611-pat00002
는 무인잠수정의 수중 절대 속도, α는 무인잠수정의 선수각,
Figure 112017126931611-pat00003
는 무인잠수정의 대지 속도)(here,
Figure 112017126931611-pat00002
Is the absolute speed of the unmanned submersible, α is the bow angle of the unmanned submersible,
Figure 112017126931611-pat00003
Is the unmanned submersible land speed)

또한, 상기 헤딩 정보 보정기는, 상기 헤딩 정보 추정모듈에서 추정된 무인잠수정의 선수각을 기초로 상기 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정하는 선수각 보정모듈; 및 상기 선수각 보정모듈에 의해 보정된 운행 선수각과 매칭되는 방향으로 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 항로 제어모듈;을 포함할 수 있다.In addition, the heading information corrector, based on the heading angle of the unmanned submersible estimated by the heading information estimation module, the heading angle correction module for correcting the running head angle of the unmanned submersible to match a preset reference head angle; And a route control module for changing a driving route of the unmanned submersible in a direction matching the driving angle corrected by the bow angle correction module.

또한, 본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법은 USBL(Ultrashort Baseline)이 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정하는 절대 위치 측정단계; 도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log)가 상기 무인잠수정의 대지 속도를 측정하는 대지 속도 측정단계; 헤딩 정보 추정기가 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정단계; 및 헤딩 정보 보정기가 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 기설정된 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 헤딩 정보 보정단계;를 포함하고, 상기 헤딩 정보 추정단계는, 절대 속도 산출모듈이 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상에서의 수중 절대 속도를 산출하는 절대 속도 산출공정; 및 헤딩 정보 추정모듈이 상기 절대 속도 산출모듈에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정공정;을 포함할 수 있다.In addition, the method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to the present invention includes an absolute position measuring step in which an Ultrashort Baseline (USBL) measures the absolute position of an unmanned submersible underwater; A ground velocity measurement step in which a Doppler velocity meter (DVL; Doppler Velocity Log) measures the ground velocity of the unmanned submersible; A heading information estimator in which a heading information estimator estimates heading information of an unmanned submersible using an absolute underwater position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline) and a ground velocity of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter; And a heading information corrector correcting the heading information of the unmanned submersible to match predetermined reference heading information based on the heading information estimated by the heading information estimator to change the driving route of the unmanned submersible. The heading information estimation step includes: an absolute speed calculation process in which an absolute speed calculation module calculates an absolute underwater speed in the earth coordinate system of the unmanned submersible using an absolute underwater position of the unmanned submersible measured in the Ultrashort Baseline (USBL). ; And a heading information estimation process in which the heading information estimating module estimates the heading information of the unmanned submersible using the absolute underwater speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculating module and the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter; It may include.

또한, 상기 절대 속도 산출공정은, 상기 무인잠수정의 운행 구간 중 등속도 구간에서의 수중 절대 위치의 변화값에 의해 상기 수중 절대 속도를 산출할 수 있다.In addition, the absolute speed calculation process may calculate the absolute underwater speed by a change value of the absolute underwater position in the constant speed section of the driving section of the unmanned submersible.

또한, 상기 헤딩 정보 추정공정은, 상기 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보로 선수각을 추정하되, 하기의 수학식을 이용하여 상기 무인잠수정의 선수각을 추정할 수 있다.Further, in the heading information estimation process, the head angle of the unmanned submersible is estimated using the absolute speed and the ground speed of the unmanned submersible, but the head angle of the unmanned submersible is estimated using the following equation. can do.

Figure 112017126931611-pat00004
Figure 112017126931611-pat00004

(여기서,

Figure 112017126931611-pat00005
는 무인잠수정의 수중 절대 속도, α는 무인잠수정의 선수각,
Figure 112017126931611-pat00006
는 무인잠수정의 대지 속도)(here,
Figure 112017126931611-pat00005
Is the absolute speed of the unmanned submersible, α is the bow angle of the unmanned submersible,
Figure 112017126931611-pat00006
Is the unmanned submersible land speed)

아울러, 상기 헤딩 정보 보정단계는, 선수각 보정모듈이 상기 헤딩 정보 추정모듈에서 추정된 무인잠수정의 선수각을 기초로 상기 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정하는 선수각 보정공정; 및 항로 제어모듈이 상기 선수각 보정모듈에 의해 보정된 운행 선수각과 매칭되는 방향으로 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 항로 제어공정;을 포함할 수 있다.In addition, in the heading information correction step, the player angle correction module corrects the player angle for correcting the running player angle of the unmanned submersible to match a predetermined reference player angle based on the player angle of the unmanned submersible estimated in the heading information estimation module. fair; And a route control process in which the route control module changes the driving route of the unmanned submersible in a direction that matches the driving bow angle corrected by the bow angle correction module.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치 및 이를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법에 의하면, USBL을 통해 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정한 후 수중 절대 위치로부터 수중 절대 속도를 산출하고, 도플러 속도 측정기(DVL)를 통해 무인잠수정의 대지 속도를 측정한 후, 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 각각 이용하여 무인잠수정의 헤딩 정보 중 하나인 선수각을 추정한 후 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정함으로써 무인잠수정의 운행 항로를 변경할 수 있는 효과가 있다.According to the above-described apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to the present invention and a method of estimating and correcting the heading information of an unmanned submersible according to the present invention, the absolute position of the unmanned submersible is measured through USBL and then underwater Calculate the absolute speed, measure the land speed of the unmanned submersible through the Doppler speed meter (DVL), and estimate the bow angle, one of the heading information of the unmanned submersible using the absolute speed and the ground speed of the unmanned submersible, respectively. Afterwards, there is an effect that the driving route of the unmanned submersible can be changed by correcting the driving angle of the unmanned submersible so as to match the predetermined reference bow angle.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 헤딩 정보 추정기의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 헤딩 정보 추정모듈에서 추정한 무인잠수정의 선수각을 나태내는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 헤딩 정보 보정기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법의 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 헤딩 정보 추정단계의 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 헤딩 정보 보정단계의 블록도이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a heading information estimator according to the present invention.
3 is a view showing the bow angle of the unmanned submersible estimated by the heading information estimation module according to the present invention.
4 is a configuration diagram of a heading information corrector according to the present invention.
5 is a block diagram of a method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a heading information estimation step according to the present invention.
7 is a block diagram of a heading information correction step according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that the same components or parts in the drawings indicate the same reference numerals as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, USBL(Ultrashort Baseline,100), 도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log,200), 헤딩 정보 추정기(300) 및 헤딩 정보 보정기(400)를 포함한다.An apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to the present invention, as shown in FIG. 1, a USBL (Ultrashort Baseline, 100), a Doppler velocity meter (DVL; Doppler Velocity Log, 200), a heading information estimator 300, and And a heading information corrector 400.

상기 USBL(100)는 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정할 수 있다.The USBL 100 may measure the absolute position of the unmanned submersible underwater.

구체적으로, 상기 USBL(100)은 모함에 설치되는 USBL 트랜시버와 무인잠수정에 설치되는 USBL 트랜스폰더를 포함할 수 있는데, 이러한 USBL(100)은 무인잠수정에 음향신호를 송신한 후 무인잠수정으로부터 응답신호가 돌아오면 그 시간지연과 신호가 오는 각도를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상의 수중 절대 위치를 계산할 수 있다.Specifically, the USBL 100 may include a USBL transceiver installed in the carrier and a USBL transponder installed in the unmanned submersible, and the USBL 100 transmits an acoustic signal to the unmanned submersible and then responds a response signal from the unmanned submersible When is returned, the time delay and the angle at which the signal comes can be used to calculate the absolute position in the underwater coordinate system of the unmanned submersible.

상기 도플러 속도 측정기(200)는 상기 무인잠수정에 설치되어 무인잠수정의 대지 속도를 측정할 수 있다.The Doppler speed meter 200 may be installed on the unmanned submersible to measure the ground speed of the unmanned submersible.

구체적으로, 상기 도플러 속도 측정기(200)는 무인잠수정의 바닥에 설치되어 해저를 향해 초음파를 발사한 후 해저로부터 수신된 반향음(echo)에 포함된 도플러 주파수를 이용하여 무인잠수정의 대지 속도를 측정할 수 있는데, 이러한 도플러 속도 측정기(200)는 무인잠수정의 대지 속도로써 선수방향과 우현방향의 대지 속도를 각각 측정할 수 있다.Specifically, the Doppler speed meter 200 is installed on the bottom of the unmanned submersible and emits ultrasonic waves toward the seabed, and then measures the ground speed of the unmanned submersible using the Doppler frequency included in the echo received from the seabed. The Doppler speed meter 200 may measure the land speed in the forward direction and the starboard direction as the land speed of the unmanned submersible, respectively.

상기 헤딩 정보 추정기(300)는 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정할 수 있다.The heading information estimator 300 may estimate the heading information of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the Ultrashort Baseline (USBL) and the ground speed of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter. .

도 2는 본 발명에 따른 헤딩 정보 추정기의 구성도이다.2 is a block diagram of a heading information estimator according to the present invention.

구체적으로, 상기 헤딩 정보 추정기(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 절대 속도 산출모듈(310) 및 헤딩 정보 추정모듈(320)을 포함할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, the heading information estimator 300 may include an absolute speed calculation module 310 and a heading information estimation module 320.

상기 절대 속도 산출모듈(310)은 상기 USBL(100)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상에서의 수중 절대 속도를 산출할 수 있다.The absolute speed calculating module 310 may calculate an absolute underwater speed in the earth coordinate system of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL 100.

여기서, 상기 절대 속도 산출모듈(310)은 상기 무인잠수정의 전체 운행 구간 중 가속도 구간을 제외한 등속도 구간에서의 수중 절대 위치의 변화값에 의해 상기 수중 절대 속도를 산출할 수 있다.Here, the absolute speed calculation module 310 may calculate the absolute underwater speed by the change value of the underwater absolute position in the constant speed section excluding the acceleration section of the entire driving section of the unmanned submersible.

구체적으로, 절대 속도 산출모듈(310)은 무인잠수정의 전체 운행 구간 중 등속도 구간이 시작되는 시작 시간에서의 무인잠수정의 수중 절대 위치값과 해당 등속도 구간이 종료되는 종료 시간에서의 무인잠수정의 수중 절대 위치값을 각각 측정하여 해당 등속도 구간의 시작과 종료 사이의 위치 변화값을 산출할 수 있다.Specifically, the absolute speed calculation module 310 defines the absolute position value of the unmanned submersible at the start time of the constant speed section among the entire driving sections of the unmanned submersible and the unmanned submersible at the end time at which the constant speed section ends. By measuring the absolute position values in water, the position change value between the start and end of the corresponding constant velocity section can be calculated.

또한, 절대 속도 산출모듈(310)은 해당 등속도 구간의 시작 시간과 종료 시간 사이의 시간 변화값을 산출할 수 있으며, 이후, 절대 속도 산출모듈(310)은 산출된 등속도 구간의 위치 변화값과 시간 변화값을 이용하여 무인잠수정의 수중 절대 속도로써 지구상의 북쪽방향과 동쪽방향으로의 절대 속도를 각각 산출할 수 있다.In addition, the absolute speed calculation module 310 may calculate a time change value between the start time and the end time of the corresponding constant speed section, and thereafter, the absolute speed calculation module 310 calculates the position change value of the calculated constant speed section The absolute speed in the north and east of the Earth can be calculated as the absolute underwater speed of the unmanned submarine using the and time change values, respectively.

상기 헤딩 정보 추정모듈(320)은 상기 절대 속도 산출모듈에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정할 수 있는데, 이러한 헤딩 정보 추정모듈(320)은 상기 무인잠수정의 헤딩 정보로써 선수각을 추정할 수 있다.The heading information estimation module 320 may estimate the heading information of the unmanned submersible using the absolute speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculation module and the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter. , The heading information estimation module 320 may estimate the bow angle as the heading information of the unmanned submersible.

도 3은 본 발명에 따른 헤딩 정보 추정모듈에서 추정한 무인잠수정의 선수각을 나태내는 도이다.3 is a view showing the bow angle of the unmanned submersible estimated by the heading information estimation module according to the present invention.

구체적으로, 상기 헤딩 정보 추정모듈(320)은 도 3에 도시된 바와 같이, 절대 속도 산출모듈(310)에서 각각 산출된 무인잠수정의 지구 북쪽방향 절대 속도(

Figure 112017126931611-pat00007
)와 지구 동쪽방향 절대 속도(
Figure 112017126931611-pat00008
) 및 도플러 속도 측정기(200)에서 각각 측정된 무인잠수정의 선수방향 대지 속도(Vel_fwd(u))와 우현방향 대지 속도(Vel_std(v))를 이용하여 상기 무인잠수정의 선수각(α)을 추정할 수 있는데, 이때, 상기 헤딩 정보 추정모듈(320)은 하기의 [수학식 1]을 이용하여 상기 무인잠수정의 선수각을 추정할 수 있다.Specifically, the heading information estimation module 320, as shown in Figure 3, the absolute speed in the north of the earth of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculation module 310, respectively (
Figure 112017126931611-pat00007
) And the absolute speed in the east of the Earth (
Figure 112017126931611-pat00008
) And the Doppler speed meter 200 estimates the bow angle (α) of the unmanned submersible using the unmanned submersible forward velocity (Vel_fwd (u)) and the starboard direction velocity (Vel_std (v)) measured respectively. In this case, the heading information estimation module 320 may estimate the bow angle of the unmanned submersible using [Equation 1] below.

Figure 112017126931611-pat00009
Figure 112017126931611-pat00009

(여기서,

Figure 112017126931611-pat00010
는 무인잠수정의 수중 절대 속도, α는 무인잠수정의 선수각,
Figure 112017126931611-pat00011
는 무인잠수정의 대지 속도)(here,
Figure 112017126931611-pat00010
Is the absolute speed of the unmanned submersible, α is the bow angle of the unmanned submersible,
Figure 112017126931611-pat00011
Is the unmanned submersible land speed)

즉, 상기 헤딩 정보 추정모듈(320)은 절대 속도 산출모듈(310)에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도인

Figure 112017126931611-pat00012
와, 도플러 속도 측정기(200)에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도인
Figure 112017126931611-pat00013
를 각각 [수학식 1]에 대입하여 무인잠수정의 선수각인 α를 계산함으로써 무인잠수정의 운행 중 선수각을 추정할 수 있다.That is, the heading information estimation module 320 is the absolute speed of the underwater of the unmanned submarine calculated by the absolute speed calculation module 310
Figure 112017126931611-pat00012
Wow, the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter 200
Figure 112017126931611-pat00013
By substituting into [Equation 1], respectively, the player angle α of the unmanned submersible is calculated to estimate the player angle during the operation of the unmanned submersible.

상기 헤딩 정보 보정기(400)는 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 현재 운행 중의 헤딩 정보인 운행 헤딩 정보를 무인잠수정에 기설정된 헤딩 정보인 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경함으로써 해당 무인잠수정이 기설정된 운행 항로로 운행하도록 할 수 있다.The heading information corrector 400 corrects the driving heading information, which is the current heading information of the unmanned submersible, based on the heading information estimated by the heading information estimator to match the reference heading information that is preset heading information for the unmanned submersible. By changing the driving route of the unmanned submersible, the unmanned submersible can be operated in a predetermined operating route.

도 4는 본 발명에 따른 헤딩 정보 보정기의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a heading information corrector according to the present invention.

구체적으로, 상기 헤딩 정보 보정기(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 선수각 보정모듈(410) 및 항로 제어모듈(420)을 포함할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 4, the heading information corrector 400 may include a bow angle correction module 410 and a route control module 420.

상기 선수각 보정모듈(410)은 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 무인잠수정의 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정할 수 있는데, 특히 상기 선수각 보정모듈(410)은 상기 헤딩 정보 추정모듈에서 추정된 무인잠수정의 헤딩 정보 중 하나인 선수각을 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보 중 하나인 운행 선수각을 무인잠수정에 기설정된 기준 헤딩 정보 중 하나인 기준 선수각과 매칭되도록 보정할 수 있다.The bow angle correction module 410 may correct the heading information of the unmanned submersible to match the reference heading information of the unmanned submersible based on the heading information estimated by the heading information estimator, in particular, the bow angle correction module ( 410) is based on the head angle of one of the heading information of the unmanned submersible estimated by the heading information estimation module, which is one of the reference heading information preset in the unattended subheading, which is one of the heading information of the heading of the unmanned submersible. It can be corrected to match the bow angle.

상기 항로 제어모듈(420)은 상기 선수각 보정모듈에 의해 보정된 운행 선수각과 매칭되는 방향으로 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경함으로써 해당 무인잠수정이 기설정된 운행 항로로 운행하도록 할 수 있는데, 이러한 항로 제어모듈(420)은 무인잠수정의 항법을 제어하기 위한 공지의 다양한 구성을 포함할 수 있다.The route control module 420 may change the driving route of the unmanned submersible in a direction that matches the driving angle corrected by the bow angle correction module to allow the unmanned submersible to operate in a preset driving route. The control module 420 may include various well-known configurations for controlling the navigation of the unmanned submersible.

이하, 본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to the present invention will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법의 블록도이다.5 is a block diagram of a method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 절대 위치 측정단계(S10), 대지 속도 측정단계(S20), 헤딩 정보 추정단계(S30) 및 헤딩 정보 보정단계(S40)를 포함한다.The method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to the present invention is an absolute position measurement step (S10), a ground speed measurement step (S20), a heading information estimation step (S30), and a heading information correction step, as shown in FIG. 5. (S40).

상기 절대 위치 측정단계(S10)는 USBL(Ultrashort Baseline)이 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정하는 단계이다.The absolute position measurement step (S10) is a step in which the USBL (Ultrashort Baseline) measures the absolute position in the unmanned submersible.

구체적으로, 상기 절대 위치 측정단계(S10)에서는 USBL(100)이 무인잠수정에 음향신호를 송신한 후 무인잠수정으로부터 응답신호가 돌아오면 그 시간지연과 신호가 오는 각도를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상의 수중 절대 위치를 계산할 수 있다.Specifically, in the absolute position measurement step (S10), if the response signal returns from the unmanned submersible after the USBL 100 transmits an acoustic signal to the unmanned submersible, the earth coordinate system of the unmanned submersible using the time delay and the angle at which the signal comes. Absolute position in the water can be calculated.

상기 대지 속도 측정단계(S20)는 도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log)가 상기 무인잠수정의 대지 속도를 측정하는 단계이다.The ground velocity measuring step (S20) is a step in which the Doppler Velocity Log (DVL) measures the ground velocity of the unmanned submersible.

구체적으로, 상기 대지 속도 측정단계(S20)에서는 무인잠수정의 바닥에 설치된 도플러 속도 측정기(200)가 해저를 향해 초음파를 발사한 후 해저로부터 수신된 반향음(echo)에 포함된 도플러 주파수를 이용하여 무인잠수정의 대지 속도로써 무인잠수정의 선수방향과 우현방향의 대지 속도를 각각 측정할 수 있다.Specifically, in the ground speed measuring step (S20), the Doppler speed meter 200 installed on the bottom of the unmanned submersible fires ultrasonic waves toward the seabed and then uses the Doppler frequency included in the echo received from the seabed. As an unmanned submarine's land velocity, the unmanned submarine's forward and starboard directions can be measured respectively.

한편, 본 발명에서는 대지 속도 측정단계(S20)가 절대 위치 측정단계(S10) 이후에 수행되는 것을 개시하였으나, 이러한 대지 속도 측정단계가 절대 위치 측정단계 이전에 수행될 수 있음은 물론이다.On the other hand, the present invention discloses that the ground speed measuring step (S20) is performed after the absolute position measuring step (S10), it is of course that such a ground speed measuring step can be performed before the absolute position measuring step.

상기 헤딩 정보 추정단계(S30)는 헤딩 정보 추정기(300)가 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 단계이다.In the heading information estimating step (S30), the heading information estimator 300 uses the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline) and the ground speed of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter. This is the step of estimating heading information.

도 6은 본 발명에 따른 헤딩 정보 추정단계의 블록도이다.6 is a block diagram of a heading information estimation step according to the present invention.

구체적으로, 상기 헤딩 정보 추정단계(S30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 절대 속도 산출공정(S31) 및 헤딩 정보 추정공정(S32)을 포함할 수 있다.Specifically, the heading information estimating step (S30) may include an absolute speed calculation process (S31) and a heading information estimation process (S32), as shown in FIG. 6.

상기 절대 속도 산출공정(S31)은 절대 속도 산출모듈(310)이 상기 USBL(100)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상에서의 수중 절대 속도를 산출하는 공정으로, 이러한 절대 속도 산출공정(S31)에서는 상기 무인잠수정의 전체 운행 구간 중 가속도 구간을 제외한 등속도 구간에서의 수중 절대 위치의 변화값에 의해 상기 수중 절대 속도를 산출할 수 있다.The absolute speed calculation process (S31) is a process in which the absolute speed calculation module 310 calculates the absolute speed underwater in the earth coordinate system of the unmanned submersible using the absolute position of the submerged submersible measured in the USBL 100, In the absolute speed calculation process (S31), the absolute underwater speed may be calculated by a change in absolute underwater position in the constant speed section excluding the acceleration section of the entire driving section of the unmanned submersible.

구체적으로, 상기 절대 속도 산출공정(S31)에서는 무인잠수정의 등속도 구간이 시작되는 시작 시간에서의 무인잠수정의 수중 절대 위치값과 해당 등속도 구간이 종료되는 종료 시간에서의 무인잠수정의 수중 절대 위치값 사이의 위치 변화값을 산출하고, 또한, 해당 등속도 구간의 시작 시간과 종료 시간 사이의 시간 변화값을 산출한 후, 이러한 위치 변화값과 시간 변화값을 이용하여 무인잠수정의 수중 절대 속도로써 지구상의 북쪽방향과 동쪽방향으로의 절대 속도를 각각 산출할 수 있다.Specifically, in the absolute speed calculation process (S31), the absolute position value of the underwater unmanned submersible at the start time at which the constant speed section of the unmanned submersible starts and the absolute position of the unmanned submersible at the end time at which the constant speed section ends. After calculating the position change value between the values, and calculating the time change value between the start time and end time of the corresponding constant velocity section, the position change value and the time change value are used to determine the absolute speed of the underwater submersible. The absolute speeds in the north and east directions on Earth can be calculated respectively.

상기 헤딩 정보 추정공정(S32)은 헤딩 정보 추정모듈(320)이 상기 절대 속도 산출모듈에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 공정이다.In the heading information estimation process (S32), the heading information estimation module 320 uses the absolute speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculation module and the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter. This is the process of estimating heading information.

구체적으로, 상기 헤딩 정보 추정공정(S32)에서는 상기 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보로써 선수각을 추정할 수 있는데, 이러한 헤딩 정보 추정공정(S32)에서는 상기의 [수학식 1]을 이용하여 무인잠수정의 선수각을 추정할 수 있다.Specifically, in the heading information estimating process (S32), the head angle of the unmanned submersible can be estimated by using the absolute and underwater speeds of the unmanned submersible, and in the heading information estimating process (S32), Using [Equation 1], the bow angle of the unmanned submersible can be estimated.

즉, 상기 헤딩 정보 추정공정(S32)에서는 절대 속도 산출모듈(310)에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도인

Figure 112017126931611-pat00014
와, 도플러 속도 측정기(200)에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도인
Figure 112017126931611-pat00015
를 각각 [수학식 1]에 대입하여 무인잠수정의 선수각인 α를 계산함으로써 무인잠수정의 운행 중 선수각을 추정할 수 있다.That is, in the heading information estimation process (S32), the absolute speed is the underwater speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculation module 310.
Figure 112017126931611-pat00014
Wow, the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter 200
Figure 112017126931611-pat00015
By substituting into [Equation 1], respectively, the player angle α of the unmanned submersible is calculated to estimate the player angle during the operation of the unmanned submersible.

상기 헤딩 정보 보정단계(S40)는 헤딩 정보 보정기(400)가 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 무인잠수정에 기설정된 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 단계이다.In the heading information correcting step (S40), the heading information corrector 400 corrects the driving heading information of the unmanned submersible to match the reference heading information preset in the unmanned submersible based on the heading information estimated by the heading information estimator. This step is to change the route of the unmanned submersible.

도 7은 본 발명에 따른 헤딩 정보 보정단계의 블록도이다.7 is a block diagram of a heading information correction step according to the present invention.

구체적으로, 상기 헤딩 정보 보정단계(S40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 선수각 보정공정(S41) 및 항로 제어공정(S42)을 포함할 수 있다.Specifically, the heading information correction step (S40) may include a bow angle correction process (S41) and a route control process (S42), as shown in FIG. 7.

상기 선수각 보정공정(S41)은 상기 헤딩 정보 추정기(300)에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 무인잠수정의 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하는 공정으로, 이러한 선수각 보정공정(S41)에서는 선수각 보정모듈(410)이 상기 헤딩 정보 추정모듈에서 추정된 무인잠수정의 선수각을 기초로 상기 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정할 수 있다.The bow angle correction process (S41) is a process of correcting the driving heading information of the unmanned submersible to match the reference heading information of the unmanned submersible based on the heading information estimated by the heading information estimator 300, and correcting the bow angle In step S41, the player angle correction module 410 may correct the driving player angle of the unmanned submersible to match a predetermined reference player angle based on the player angle of the unmanned submersible estimated by the heading information estimation module.

상기 항로 제어공정(S42)은 항로 제어모듈(420)이 상기 선수각 보정모듈에 의해 보정된 운행 선수각과 매칭되는 방향으로 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경함으로써 해당 무인잠수정이 기설정된 운행 항로로 운행하도록 할 수 있는 공정이다.The route control process (S42) changes the driving route of the unmanned submersible in a direction that the route control module 420 matches the driving bow angle corrected by the bow angle correction module, thereby driving the unmanned submersible to a preset driving route. It is a process that can be done.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, USBL을 통해 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정한 후 수중 절대 위치로부터 수중 절대 속도를 산출하고, 도플러 속도 측정기(DVL)를 통해 무인잠수정의 대지 속도를 측정한 후, 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 각각 이용하여 무인잠수정의 헤딩 정보 중 하나인 선수각을 추정한 후 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정함으로써 무인잠수정의 운행 항로를 변경할 수 있다.According to the present invention as described above, after measuring the absolute position of the underwater of the unmanned submersible through the USBL calculate the absolute underwater speed from the absolute underwater position, and after measuring the ground speed of the unmanned submersible through the Doppler speed meter (DVL) To estimate the bow angle, which is one of the heading information of the unmanned submersible, by using the absolute speed and the ground speed of the unmanned submersible, respectively, and then correct the running angle of the unmanned submersible so that it matches the preset reference bow angle. Can be changed.

이상과 같이 본 발명에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치 및 이를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the heading information estimation and correction apparatus of the unmanned submersible according to the present invention and the method of estimating and correcting the heading information of the unmanned submersible using the same have been described with reference to the drawings. The invention is not limited, and various modifications can be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention.

100:USBL 200:도플러 속도 측정기(DVL)
300:헤딩 정보 추정기 310:절대 속도 산출모듈
320:헤딩 정보 추정모듈 400:헤딩 정보 보정기
410:선수각 보정모듈 420:항로 제어모듈
S10:절대 위치 측정단계
S20:대지 속도 측정단계
S30:헤딩 정보 추정단계
S31:절대 속도 산출공정
S32:헤딩 정보 추정공정
S40:헤딩 정보 보정단계
S41:선수각 보정공정
S42:항로 제어공정100: USBL 200: Doppler speed meter (DVL)
300: heading information estimator 310: absolute speed calculation module
320: heading information estimation module 400: heading information corrector
410: bow angle correction module 420: route control module
S10: Absolute position measuring step
S20: Ground speed measurement step
S30: Heading information estimation step
S31: Absolute speed calculation process
S32: Heading information estimation process
S40: Heading information correction step
S41: Bow angle correction process
S42: Route control process

Claims (10)

무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정하는 USBL(Ultrashort Baseline);
상기 무인잠수정에 설치되어 무인잠수정의 대지 속도를 측정하는 도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log);
상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정기; 및
상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 기설정된 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 헤딩 정보 보정기;를 포함하고,
상기 헤딩 정보 추정기는,
상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상에서의 수중 절대 속도를 산출하는 절대 속도 산출모듈; 및
상기 절대 속도 산출모듈에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정모듈;을 포함하며,
상기 절대 속도 산출모듈은,
상기 무인잠수정의 운행 구간 중 등속도 구간에서의 수중 절대 위치의 변화값에 의해 상기 수중 절대 속도를 산출하고,
상기 헤딩 정보 추정모듈은,
상기 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보로 선수각을 추정하되,
하기의 수학식을 이용하여 상기 무인잠수정의 선수각을 추정하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치.
Figure 112019098089121-pat00016

(여기서,
Figure 112019098089121-pat00017
는 무인잠수정의 수중 절대 속도, α는 무인잠수정의 선수각,
Figure 112019098089121-pat00018
는 무인잠수정의 대지 속도)
USBL (Ultrashort Baseline) for measuring the absolute position of an unmanned submersible underwater;
A Doppler velocity meter (DVL; Dopler Velocity Log) installed on the unmanned submersible to measure the ground velocity of the unmanned submersible;
A heading information estimator for estimating the heading information of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline) and the ground speed of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter; And
Includes a heading information compensator that corrects the driving heading information of the unmanned submersible to match predetermined reference heading information based on the heading information estimated by the heading information estimator to change the driving route of the unmanned submersible.
The heading information estimator,
An absolute speed calculation module for calculating an absolute underwater speed in the earth coordinate system of the unmanned submersible using the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline); And
Includes a heading information estimation module for estimating the heading information of the unmanned submersible using the underwater absolute speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculating module and the ground speed of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter.
The absolute speed calculation module,
The absolute speed of the underwater is calculated by the change value of the absolute underwater position in the constant speed section of the driving section of the unmanned submersible,
The heading information estimation module,
Using the absolute speed and the ground velocity of the unmanned submersible, the head angle of the unmanned submersible is estimated,
An apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible using the following equation.
Figure 112019098089121-pat00016

(here,
Figure 112019098089121-pat00017
Is the absolute speed of the unmanned submersible, α is the bow angle of the unmanned submersible,
Figure 112019098089121-pat00018
Is the unmanned submersible land speed)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 헤딩 정보 보정기는,
상기 헤딩 정보 추정모듈에서 추정된 무인잠수정의 선수각을 기초로 상기 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정하는 선수각 보정모듈; 및
상기 선수각 보정모듈에 의해 보정된 운행 선수각과 매칭되는 방향으로 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 항로 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치.
According to claim 1,
The heading information corrector,
A player angle correction module for correcting a running player angle of the unmanned submersible to match a predetermined reference player angle based on the player angle of the unmanned submersible estimated by the heading information estimation module; And
And a route control module that changes a driving route of the unmanned submersible in a direction that matches the driving bow angle corrected by the bow angle correcting module; and an apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible.
제 1항 또는 제 6항에 따른 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 장치를 이용한 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법에 있어서,
USBL(Ultrashort Baseline)이 무인잠수정의 수중 절대 위치를 측정하는 절대 위치 측정단계;
도플러 속도 측정기(DVL;Doppler Velocity Log)가 상기 무인잠수정의 대지 속도를 측정하는 대지 속도 측정단계;
헤딩 정보 추정기가 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정단계; 및
헤딩 정보 보정기가 상기 헤딩 정보 추정기에서 추정된 헤딩 정보를 기초로 상기 무인잠수정의 운행 헤딩 정보를 기설정된 기준 헤딩 정보와 매칭되도록 보정하여 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 헤딩 정보 보정단계;를 포함하고,
상기 헤딩 정보 추정단계는,
절대 속도 산출모듈이 상기 USBL(Ultrashort Baseline)에서 측정된 무인잠수정의 수중 절대 위치를 이용하여 무인잠수정의 지구 좌표계 상에서의 수중 절대 속도를 산출하는 절대 속도 산출공정; 및
헤딩 정보 추정모듈이 상기 절대 속도 산출모듈에서 산출된 무인잠수정의 수중 절대 속도와 상기 도플러 속도 측정기에서 측정된 무인잠수정의 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보를 추정하는 헤딩 정보 추정공정;을 포함하며,
상기 절대 속도 산출공정은,
상기 무인잠수정의 운행 구간 중 등속도 구간에서의 수중 절대 위치의 변화값에 의해 상기 수중 절대 속도를 산출하고,
상기 헤딩 정보 추정공정은,
상기 무인잠수정의 수중 절대 속도와 대지 속도를 이용하여 상기 무인잠수정의 헤딩 정보로 선수각을 추정하되,
하기의 수학식을 이용하여 상기 무인잠수정의 선수각을 추정하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법.
Figure 112019098089121-pat00019

(여기서,
Figure 112019098089121-pat00020
는 무인잠수정의 수중 절대 속도, α는 무인잠수정의 선수각,
Figure 112019098089121-pat00021
는 무인잠수정의 대지 속도)
A method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible using the apparatus for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible according to claim 1 or 6,
USBL (Ultrashort Baseline) absolute position measurement step of measuring the absolute position of the underwater of the unmanned submersible;
A ground velocity measurement step in which a Doppler velocity meter (DVL; Doppler Velocity Log) measures the ground velocity of the unmanned submersible;
A heading information estimator for estimating heading information of an unmanned submersible using a heading information estimator using the absolute position of the unmanned submersible measured in the USBL (Ultrashort Baseline) and the ground speed of the unmanned submersible measured in the Doppler speed meter; And
And a heading information corrector correcting the driving heading information of the unmanned submersible to match predetermined reference heading information based on the heading information estimated by the heading information estimator to change the driving route of the unmanned submersible. and,
The heading information estimation step,
An absolute speed calculation process in which an absolute speed calculation module calculates an absolute underwater speed in the earth coordinate system of the unmanned submersible using the absolute underwater position of the unmanned submersible measured in the Ultrashort Baseline (USBL); And
A heading information estimating process in which the heading information estimation module estimates the heading information of the unmanned submersible using the absolute underwater speed of the unmanned submersible calculated by the absolute speed calculating module and the land velocity of the unmanned submersible measured by the Doppler speed meter; Includes,
The absolute speed calculation process,
The absolute speed of the underwater is calculated by the change value of the absolute underwater position in the constant speed section of the driving section of the unmanned submersible,
The heading information estimation process,
Estimating the bow angle using the heading information of the unmanned submersible using the absolute speed and the ground speed of the unmanned submersible,
Method for estimating and correcting heading information of an unmanned submersible using the following equation.
Figure 112019098089121-pat00019

(here,
Figure 112019098089121-pat00020
Is the absolute speed of the unmanned submersible, α is the bow angle of the unmanned submersible,
Figure 112019098089121-pat00021
Is the unmanned submersible land speed)
삭제delete 삭제delete 제 7항에 있어서,
상기 헤딩 정보 보정단계는,
선수각 보정모듈이 상기 헤딩 정보 추정모듈에서 추정된 무인잠수정의 선수각을 기초로 상기 무인잠수정의 운행 선수각을 기설정된 기준 선수각과 매칭되도록 보정하는 선수각 보정공정; 및
항로 제어모듈이 상기 선수각 보정모듈에 의해 보정된 운행 선수각과 매칭되는 방향으로 상기 무인잠수정의 운행 항로를 변경하는 항로 제어공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 헤딩 정보 추정 및 보정 방법.The method of claim 7,
The heading information correction step,
A player angle correction process, wherein the player angle correction module corrects the running player angle of the unmanned submersible to match a predetermined reference player angle based on the player angle of the unmanned submersible estimated in the heading information estimation module; And
And a route control process for the route control module to change the driving route of the unmanned submersible in a direction matching the driving angle corrected by the bow angle correction module.
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