KR102107440B1 - 수중 투하식 위치 안내장치 - Google Patents

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KR102107440B1
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한국해양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 수중 투하식 위치 안내장치에 관한 것으로서, 하단부가 하방으로 뾰족한 원뿔형인 수중 투하용 몸체와, 이에 마련되는 GPS모듈, 수중 통신용 송신기, 컨트롤 유닛, 배터리를 포함하여 이루어지며, 수상에서 수중으로 투하되어 해저면에 설치된 후 수상에서 수신된 GPS 위치정보를 이용하여 각종 잠수정에 수중좌표를 안내한다.

Description

수중 투하식 위치 안내장치{UNDERWATER GUIDING SYSTEM}
본 발명은 수중 투하식 위치 안내장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수중으로 투하되어 해저면에 고정되며, 주변을 탐사하는 잠수정에 위치를 안내하는 수중 투하식 위치 안내장치에 관한 것이다.
수중에서 정보를 수집하는 등의 수중 작업을 수행하기 위하여 운용되는 자율 무인잠수정(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)을 비롯한 수중 탐사용 잠수정의 경우 수상에서 운용되는 수상 탐사선과는 달리 레이더, 광학장비, GPS 등을 이용한 위치 파악이 어렵다.
해양이 혼탁하면 레이더나 광학장치를 이용한 위치 파악이 불가능하며, 수중에서는 GPS 신호를 수신할 수 없으므로 GPS 신호를 바탕으로 한 위치 파악 또한 불가능하다.
따라서 수중에서는 관성측정장치(IMU:Inertial Measurement Unit)나 도플러 속도센서(DVL:Doppler Velocity Log) 등을 이용하여 위치를 파악하게 된다.
IMU는 정밀한 자이로 센서를 이용하여 3축 방향의 관성을 측정하고 이를 적분하여 현재의 위치나 속도 등을 산출하는 것으로서, 현재 수천 km거리를 이동하여도 약 10km의 오차만 발생할 정도로 기술력이 발전하였다.
DVL은 도플러 효과를 이용하여 수중에서 운동중인 물체의 속도를 파악하는 것으로서, 파악한 속도를 기반으로 현재 위치를 산출한다. 수중환경은 매우 다양하고 복잡하며, 수심, 조류의 상태, 잠수정 자체의 소음 등이 DVL에 영향을 주므로 DVL을 이용하여 파악한 위치는 수중환경에 따라서 정확도가 크게 떨어진다.
IMU 및 DVL과 같은 항법 장치를 이용하여 파악한 수중에서의 위치정보는 항해가 지속되면 오차가 누적되므로 시간이 경과함에 따라서 신뢰성이 점점 떨어지게 된다.
따라서 잠수정은 주기적으로 수면 위로 올라와서 GPS 정보를 수신하거나, 수중에 마련되는 다른 위치 안내장치로부터 위치정보를 수신하여 잠수정의 위치를 보정하여야 한다.
위치 안내장치로부터 위치정보를 수신하기 위해서는 잠수정의 탐사 영역에 위치정보를 송신하는 위치 안내장치가 미리 설치되어야 한다.
종래에는 수면에 부유하며 위치정보를 잠수정으로 전달하는 부이(buoy) 형태의 위치 안내장치가 사용된 바 있다.
그러나 이와 같은 부이 형태의 위치 안내장치는 조류를 따라서 부유하며 위치가 변한다는 문제가 있다. 아울러 수면에 마련되는 위치 안내장치는 심해를 탐사하는 잠수정에 위치정보를 전달할 수 없으므로, 이와 같은 형태의 위치 안내장치를 이용하기 위해서는 잠수정이 다시 수면 근처로 부상해야 한다는 문제가 있다.
이와 같은 문제점은 수중으로 투하되어 해저면에 설치되는 위치 안내장치를 이용하여 해결할 수 있으나, 위치 안내장치를 해저면에 설치하기 위해서는 선상에서 위치 안내장치를 케이블에 매달아 해저면으로 하강시킨 뒤 해저면에 고정하는 등의 과정을 거쳐야 하므로, 위치 안내장치의 설치에 많은 시간과 비용이 소요된다.
아울러 위치 안내장치가 수중으로 투하되어 해저면에 도달하는 동안 조류의 영향으로 계획된 설치 위치를 벗어날 수 있으므로, 잠수정에 위치정보를 정확하게 안내하지 못하게 될 수도 있다.
이뿐만 아니라 해저면에 설치된 위치 안내장치는 지속적으로 위치정보를 외부로 송출해야 하므로, 위치 안내장치에 내장된 배터리가 빠르게 소모되어 장시간 운용이 불가능하다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0950973호 "음향탐사 방식을 이용한 해저면의 정밀 관측 및 기존정보 갱신용 해저면 정보 관리시스템" (2010. 3. 26. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수상에서 GPS 위치정보를 수신한 후 수중으로 투하 및 하강하여 해저면에 자동으로 고정되는 수중 투하식 위치 안내장치를 제시하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상하로 연장되는 원통 형태이며, 수중에서 정립된 상태에서 해저면으로 하강할 수 있도록 하부가 상부보다 무거우며, 하단부는 자중에 의하여 해저면에 박혀서 고정되도록 하방으로 뾰족한 원뿔형인 수중 투하용 몸체 ; GPS 위치정보를 수신하기 위하여 상기 수중 투하용 몸체에 마련되는 GPS모듈 ; 근접한 잠수정으로 수중좌표를 전송하기 위하여 상기 수중 투하용 몸체에 마련되는 수중 통신용 송신기 ; 상기 GPS모듈이 수신한 GPS 위치정보를 이용하여 상기 수중좌표를 생성 및 저장하고 상기 수중 통신용 송신기가 상기 수중좌표를 전송하도록 제어하는 컨트롤 유닛 ; 상기 GPS모듈 및 상기 수중 통신용 송신기 및 상기 컨트롤 유닛으로 전력을 공급하는 배터리 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 수중 투하용 몸체에 상기 잠수정의 접근을 유도하기 위하여 음파신호를 발생시키는 수중 음파 송신기가 더 마련되며, 상기 수중 통신용 송신기는 광통신 신호를 이용하는 수중 광통신용 송신기이며, 상기 수중 투하용 몸체에는 상기 잠수정의 광통신 신호를 수신하기 위한 수중 광통신용 수신기가 더 마련되며, 상기 수중 투하용 몸체에 잠수정의 음파신호를 감지하기 위한 수중 음파 수신기가 더 마련되며, 상기 수중 음파 수신기가 상기 잠수정의 음파신호를 감지함으로써 상기 수중 통신용 송신기는 비활성화된 상태에서 활성화 상태로 변경되며, 상기 수중좌표를 상기 잠수정으로 전송하기 위하여 상기 수중 광통신용 송신기와 더불어 상기 수중 음파 송신기를 함께 이용하며, 상기 수중 투하용 몸체는 원통 형태의 관체와 상기 관체의 상단부에 결합되는 마개와 상기 관체의 하단부에 결합되는 원뿔형의 헤드를 포함하여 이루어지며, 상기 수중 음파 송신기와 상기 수중 음파 수신기와 상기 수중 광통신용 송신기와 상기 수중 광통신용 수신기는 해저면 위로 노출된 상태로 유지되도록 상기 마개에 상방을 향하여 마련되며, 수상에서 수중으로 투하되어 해저면에 설치되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 투하식 위치 안내장치를 제공한다.
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상기에 있어서, 상기 수중 투하용 몸체의 연직 하강을 위하여 상기 관체의 상단부 외주면에 복수의 유선형 핀이 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 배터리는 상기 수중 투하용 몸체의 하부가 상부보다 무겁도록 상기 수중 투하용 몸체의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 수중에서의 수심정보를 감지하기 위하여 상기 수중 투하용 몸체에 수심센서가 더 마련되며, 상기 컨트롤 유닛은 상기 GPS모듈이 수신한 GPS 위치정보와 상기 수심센서가 감지한 수심정보를 이용하여 상기 수중좌표를 생성하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 GPS모듈이 수신한 GPS 위치정보와 상기 수심센서가 감지한 수심정보로부터 상기 수중좌표를 생성하기 위한 수중좌표 생성부와, 상기 수중좌표 생성부가 생성한 수중좌표를 저장하는 수중좌표 저장부와, 상기 수중 통신용 송신기가 상기 수중좌표 저장부에 저장된 수중좌표를 전송하도록 제어하는 수중좌표 전송 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
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상기와 같이 본 발명에 의한 수중 투하식 위치 안내장치는, 수상에서 GPS 위치정보를 수신한 후 수중으로 하강하여 해저면에 고정 설치됨으로써 매우 간단하게 잠수정 등에게 정확한 위치를 안내하게 된다.
또한 본 발명은 수중에서 정립된 상태로 신속하게 하강하여 해저면에 자동으로 설치되며, 이 과정에서 하강을 안내하기 위한 케이블이 불필요하므로 설치가 쉬울 뿐만 아니라 비용과 시간이 적게 소요된다.
특히, 본 발명은 자중에 의하여 해저면으로 신속하게 하강하므로 조류의 영향을 받지 않고 정확한 위치에 설치될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치의 개념도,
도 2는 도 1의 수중 투하식 위치 안내장치의 상단부를 확대한 도면,
도 3은 도 1의 수중 투하식 위치 안내장치를 수중에 투하하여 해저면에 설치하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 도 1의 수중 투하식 위치 안내장치의 사용 상태를 도시한 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치의 개념도이며, 도 2는 도 1의 수중 투하식 위치 안내장치의 상단부를 확대한 도면이다.
본 발명의 일 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 수중으로 투하되어 해저면에 설치되어 잠수정에게 수중에서의 위치를 안내하고, 잠수정과 광통신 및 음파통신을 통하여 정보를 교환하기 위한 것이다.
상기에 있어서 잠수정은 AUV와 같은 자율 무인잠수정이거나 사람이 탑승하여 직접 조작하는 유인잠수정일 수 있다.
본 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 수중 투하용 몸체(100), GPS모듈(200), 수심센서(300), 수중 음파 송수신기(400), 수중 광통신용 송수신기(500), 컨트롤 유닛(600), 배터리(700)를 포함하여 이루어진다.
수중 투하용 몸체(100)는 상하로 연장되는 원통 형태로서, 수중에서 정립된 상태로 해저면으로 하강할 수 있도록 제작된다. 더욱 구체적으로는 내부가 비어있는 원통 형태의 관체(110)와, 관체(110)의 하단부에 결합되는 헤드(120), 관체(110)의 상단부에 결합되는 마개(130)로 이루어진다.
관체(110)는 내부에 컨트롤 유닛(600)과 배터리(700)를 수용하기 위한 것이다. 관체(110)의 상단부 외주면에는 복수의 유선형 핀(111)이 일정한 간격으로 마련되어 있다.
유선형 핀(111)은 수중 투하용 몸체(100)가 수중에서 정립된 상태로 해저면으로 신속하게 하강할 수 있도록 하기 위한 것이다. 유선형 핀(111)은 명칭 그대로 상하방향으로 유체저항이 적게 발생하는 유선형이며, 수평방향 힘에는 저항을 발생시켜 수중 투하용 몸체(100)가 비스듬히 기울어지거나 도립된 상태로 하강하지 않도록 한다.
관체(110)의 하단부에 장착되는 헤드(120)는 텅스텐과 같은 비중이 큰 비산화성 금속으로 제작된다. 헤드(120)는 자중에 의하여 수중 투하용 몸체(100)가 해저의 진흙층에 박힐 수 있도록 하방으로 뾰족한 원뿔형이다.
관체(110)의 상단부에는 마개(130)가 마련된다. 마개(130)는 수중 음파 송수신기(400) 및 수중 광통신용 송수신기(500) 등이 배치되는 장소를 제공한다.
헤드(120) 및 마개(130)는 관체(110)의 하단부와 상단부를 각각 밀폐하여 물이 관체(110)의 내부로 유입되지 않도록 한다.
관체(110), 헤드(120), 마개(130)로 이루어지는 수중 투하용 몸체(100)는 선상에서 수중으로 투하되어 정립된 상태로 해저면까지 연직 하강할 수 있도록, 하부가 더 무겁도록 무게가 배분된다.
수중 투하용 몸체(100)의 무게 배분은, 헤드(120)를 비중이 큰 텅스텐으로 제작하여 관체(110)의 하단부에 결합하고, 상대적으로 무거운 배터리(700)를 관체(110)의 하부에 배치함으로써 이루어진다.
마개(130)에는 GPS위성으로부터 GPS 위치정보를 수신하기 위한 GPS모듈(200), 수중에서의 수심정보를 감지하기 위한 수심센서(300), 잠수정과의 양방향 수중 통신을 위한 수중 광통신용 송수신기(500)가 마련된다. 그리고 근접한 잠수정의 음파신호를 감지하고 음파신호를 발생시켜 잠수정의 접근을 유도하기 위한 수중 음파 송수신기(400)가 마련된다.
GPS모듈(200), 수심센서(300), 수중 음파 송수신기(400), 수중 광통신용 송수신기(500)는 수중 투하용 몸체(100)의 상단부, 즉, 마개(130)에 상방을 향하도록 마련된다. 이는 수중 투하용 몸체(100)가 해저면에 깊숙히 박히더라도 GPS모듈(200), 수심센서(300), 수중 음파 송수신기(400), 수중 광통신용 송수신기(500)가 해저면 위로 노출된 상태로 유지되도록 하기 위한 것이다.
GPS모듈(200)은 수상에서 GPS위성으로부터 GPS 위치정보를 수신하며, GPS 위치정보는 본 수중 투하식 위치 안내장치가 수중으로 투하되는 수중 투하지점을 산출하기 위하여 이용된다. GPS모듈(200)은 수상에서는 GPS 위치정보를 지속적으로 수신하며, 수중으로 투하되면 GPS 위치정보를 더 이상 수신할 수 없게 된다.
수중에서는 GPS모듈(200)을 통하여 GPS 위치정보를 수신할 수 없으므로, 수중으로 투하된 상태에서는 수심센서(300)를 이용하여 수심정보를 감지한다. 수심센서(300)는 수압을 측정하여 수심을 감지하는 수압센서일 수 있다.
수심센서(300)에서 감지되는 수심정보는 본 수중 투하식 위치 안내장치가 해저면에 도달하여 그 위치가 고정되면 더 이상 변하지 않게 된다. 즉, 수심정보의 변화여부를 이용하면 본 수중 투하식 위치 안내장치가 설치된 수심정보를 알 수 있다.
GPS모듈(200)에 수신된 GPS 위치정보와 수심센서(300)에서 감지된 수심정보를 이용하면, 해저면에 설치된 본 실시례의 수중 투하식 위치 안내장치(10)의 수중좌표를 생성할 수 있다.
수중 광통신용 송수신기(500)는 광통신 신호를 이용하여 잠수정과 통신하며 GPS 위치정보 및 수심정보를 이용하여 생성된 수중좌표를 잠수정으로 전송하기 위한 것이다.
수중 광통신용 송수신기(500)는 포토다이오드(photodiode)로 이루어지는 수중 광통신용 수신기(510)와, 광통신용 LED로 이루어지는 수중 광통신용 송신기(520)를 포함하여 이루어진다. 수중 광통신용 송수신기(500)를 이용하면 대용량의 정보를 수중에서 고속으로 주고받을 수 있다.
수중 광통신용 수신기(510)는 잠수정의 광통신 신호를 감지하여 정보를 수신할 수 있도록 하며, 수중 광통신용 송신기(520)는 잠수정으로 광통신 신호를 전송하여 정보를 송신할 수 있도록 한다. 수중 광통신용 송수신기(500)를 이용한 수중에서의 정보교환은 종래의 기술로 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
수중 광통신용 송신기(520)는 수중 통신용 송신기의 일례이다. 본 실시례에서 제시하고 있는 수중 광통신용 송수신기(500)는 수중 광통신용 송신기(520)와 수중 광통신용 수신기(510)를 포함하는 것으로서, 광통신 신호를 이용하여 양방향 정보 교환이 이루어지도록 한다.
통신방식은 선택사항이므로 자유롭게 변경될 수 있다. 그러나 어떠한 형태로 변형되어 실시되더라도 잠수정으로 수중좌표를 전달하기 위한 수중 통신용 송신기는 반드시 포함되어야 한다.
수중 음파 송수신기(400)는 잠수정에서 발생되는 음파신호를 감지하고 음파신호를 발생시켜 잠수정이 접근할 수 있도록 유도하며, 수중 광통신용 송수신기(500)를 이용하여 통신이 불가능할 경우에도 음파신호를 이용하여 잠수정과 통신할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 실시례의 수중 음파 송수신기(400)는 음파신호를 수신하기 위한 수중 음파 수신기(410)와 외부로 음파신호를 발생시키기 위한 수중 음파 송신기(420)를 포함하여 이루어진다.
음파신호는 광통신 신호와는 달리 혼탁한 수중에서도 비교적 먼 거리까지 전달되므로, 수중 음파 송수신기(400)를 이용하면 광통신 신호가 도달하지 않는 먼 거리의 잠수정을 본 수중 투하식 위치 안내장치로 안내할 수 있다. 아울러 수중이 혼탁하여 광통신 신호를 이용한 통신이 불가능할 때에도 수중 음파 송수신기(400)를 이용하여 잠수정과 통신할 수 있다.
본 실시례에서 수중 음파 수신기(410)가 잠수정이 발생한 음파신호를 감지하면 이에 의하여 컨트롤 유닛(600), 수중 음파 송신기(420) 및 수중 광통신용 송수신기(500)가 활성화되도록 한다. 즉, 잠수정의 접근이 감지되기 전까지는 컨트롤 유닛(600), 수중 음파 송신기(420) 및 수중 광통신용 송수신기(500)가 비활성화 상태로 유지되며, 이에 의하여 배터리(700)에 저장된 한정된 전력을 효율적으로 사용하여 운용기간을 늘릴 수 있다.
또한 잠수정의 음파신호가 감지되면 수중 음파 송신기(420)를 작동시켜 잠수정의 접근을 유도하기 위한 음파신호를 발생시킨다.
GPS모듈(200) 및 수심센서(300)에서 수집되는 GPS 위치정보 및 수심정보를 이용하여 수중좌표를 생성하고, 수중 음파 송수신기(400)에 잠수정이 감지되면 수중 광통신용 송수신기(500)를 이용하여 잠수정과 통신하도록 제어하는 컨트롤 유닛(600)이 마련된다.
컨트롤 유닛(600)은, 특히 GPS 위치정보 및 수심정보로부터 수중좌표를 생성화기 위한 수중좌표 생성부와, 수중좌표 생성부가 생성한 수중좌표를 저장하는 수중좌표 저장부와, 상기 수중 통신용 송신기가 상기 수중좌표 저장부에 저장된 수중좌표를 전송하도록 제어하는 수중좌표 전송 제어부를 포함하여 이루어진다.
수중좌표 생성부는, GPS모듈(200)이 수신한 GPS 위치정보로부터 소프트웨어적으로 수중 투하지점을 산출(즉 GPS 위치정보가 수신되지 않을 때까지의 GPS 위치정보를 이용하여 수중 투하지점을 산출)하거나 혹은 사용자의 버튼 조작에 의하여 정해진 임의의 GPS 위치정보를 수중 투하지점으로 간주하여 본 수중 투하식 위치 안내장치의 수중좌표의 평면상 좌표를 생성한다.
수중좌표 생성부가 소프트웨어적으로 수중 투하지점을 산출하는 과정을 구체적으로 설명한다.
GPS모듈(200)은 수상에서 GPS위성으로부터 지속적으로 GPS 위치정보를 수신한다. 그러나 본 수중 투하식 위치 안내장치가 수중으로 투하되면 GPS모듈(200)은 더이상 GPS 위치정보를 수신할 수 없게 된다. 따라서 수중좌표 생성부는 GPS모듈(200)에 GPS 위치정보가 더 이상 수신되지 않으면, 본 수중 투하식 위치 안내장치가 수중으로 투하된 것으로 판단하여, 마지막으로 수신된 위치정보를 수중 투하지점으로 인식할 수 있다.
또한 수중좌표 생성부는, 수심센서(300)에서 감지되는 수심정보의 변화여부를 기준으로 감지된 수심정보가 해저면에 도달한 상태에서 감지된 것인지를 판단하고 이를 이용하여 수중좌표의 수심 좌표를 생성한다.
즉 수심센서(300)에서 감지되는 수심정보는 본 수중 투하식 위치 안내장치가 수중에서 하강하면 그 값이 지속적으로 변하게 된다. 그러나 본 수중 투하식 위치 안내장치가 해저면에 도달하면 수심센서(300)에서 감지되는 수심정보는 더 이상 변하지 않게 된다. 따라서 수중좌표 생성부는, 수심센서(300)에서 감지되는 수심정보가 더 이상 변하지 않으면, 본 수중 투하식 위치 안내장치가 해저면에 도달한 것으로 판단하여, 마지막으로 감지된 수심정보를 본 수중 투하식 위치 안내장치의 수중좌표의 수심 좌표로서 생성한다.
수중좌표 저장부는 이와 같이 생성된 평면상 좌표 및 수심 좌표를 수중좌표로서 저장하게 된다.
수중좌표 전송 제어부는, 수중좌표 저장부에 저장된 수중좌표를 잠수정에 전송하도록 수중 광통신용 송신기(520)를 제어한다.
이 과정에서 수중이 혼탁하여 수중 광통신용 송수신기(500)를 통하여 수중좌표를 잠수정으로 전송할 수 없을 경우, 수중 광통신용 송수신기(500) 대신 수중 음파 송수신기(400)를 이용하여 수중좌표를 잠수정으로 전송할 수 있다.
배터리(700)는 GPS모듈(200), 수심센서(300), 수중 음파 송수신기(400), 수중 광통신용 송수신기(500), 컨트롤 유닛(600)으로 전력을 공급하기 위한 것이다.
아래에서는 본 발명의 일 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치의 설치과정 및 사용에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 도 1의 수중 투하식 위치 안내장치를 수중에 투하하여 해저면에 설치하는 과정을 도시한 도면이며, 도 4는 도 1의 수중 투하식 위치 안내장치의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 선박(20)에 실려서 운반되며, 적절한 위치를 지날때 하나씩 수중으로 투하하는 것만으로도 설치 준비가 끝난다.
선박(20)에서 수중으로 투하된 본 실시례의 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 헤드(120)가 연직 하방을 향하도록 정립된 상태로 해저면으로 하강한다. 자중에 의하여 하강한 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 해저면에 박혀서 고정된다.
수중 투하식 위치 안내장치(10)는 수상에서 GPS모듈(200)을 통하여 GPS 위치정보를 수집하며, 수중에서는 수심센서(300)를 통하여 수심정보를 감지한다.
이때 본 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 수상에서 수중으로 투하되면서 GPS모듈(200)에서 수집한 GPS 위치정보로부터 수중좌표의 평면상 좌표를 생성하여 이를 저장한다.
또한 본 수중 투하식 위치 안내장치(10)가 해저면에 고정된 상태가 되면 수심센서(300)의 수심정보로부터 수중좌표의 수심 좌표를 생성하여 이를 저장한다.
이와 같이 평면상 좌표와 수심 좌표로 이루어진 수중좌표가 저장된 후 본 수중 투하식 위치 안내장치는 잠수정(30)의 음파신호를 수신할 때까지 비활성화 상태를 유지하면서
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시례에 의한 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 선박(20)에서 일정한 간격으로 수중에 투하하는 것만으로도 해저면에 간편하게 설치할 수 있으므로, 케이블을 이용하여 해저면에 설치하는 종래의 방식보다 설치 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있다.
특히, 케이블을 이용한 설치 방법은 선박(20)을 설치 위치에 정지하여야 하나, 본 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 이동중인 선박(20)에서도 간단히 투하하여 설치 가능하므로 편의성이 매우 높다.
아울러 정립된 상태로 연직 투하되어 해저면에 신속하게 설치되므로 케이블에 매달아서 설치하는 것 보다 조류의 영향을 덜받게 된다. 즉, 계획된 설치 위치를 벗어나지 않도록 손쉽게 설치할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 해저면에는 복수의 수중 투하식 위치 안내장치(10)가 일정한 간격으로 이격되어 설치된다. 각각의 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 고유번호를 통하여 식별 가능하다.
잠수정(30)은 음파신호를 발생하면서 수중 투하식 위치 안내장치(10)에 접근한다. 수중 투하식 위치 안내장치(10)의 수중 음파 수신기(410)에 잠수정(30)의 음파신호가 감지되면, 수중 광통신용 송수신기(500), 컨트롤 유닛(600), 수중 음파 송신기(420)가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경된다.
수중 음파 송신기(420)가 활성화되면서 음파신호를 발생시켜 잠수정(30)이 수중 광통신용 송수신기(500)를 통하여 통신 가능한 거리로 접근할 수 있도록 안내한다.
아울러 수중 광통신용 송수신기(500)가 활성화되면서, 컨트롤 유닛(600)의 수중좌표 저장부에 저장되어 있는 수중좌표 및 수중 투하식 위치 안내장치(10)를 식별하기 위한 고유번호를 포함하는 다양한 정보를 잠수정(30)으로 전달한다.
이 과정에서 필요에 따라 잠수정(30)에서 수중 투하식 위치 안내장치(10)로의 정보 전달도 함께 이루어질 수 있다.
이와 같이 수중좌표 및 정보 전달이 완료된 후, 수중 광통신용 송수신기(500), 컨트롤 유닛(600), 수중 음파 송신기(420)가 다시 비활성화 상태로 변경되면서 다른 잠수정의 접근을 대기하는 상태가 된다.
본 수중 투하식 위치 안내장치(10)는 상술한 바와 같이, 잠수정(30)이 통신 가능한 거리에 접근하여 잠수정(30)의 음파신호가 수중 음파 송수신기(400)에 감지될때만 수중 음파 송신기(420) 및 수중 광통신용 송수신기(500)가 작동되므로, 불필요한 전력 낭비를 줄여 매우 오랜 기간동안 운용 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 수중 투하식 위치 안내장치
20 : 선박
30 : 잠수정
100 : 수중 투하용 몸체부
110 : 관체 111 : 유선형 핀
120 : 헤드 130 : 마개
200 : GPS모듈
300 : 수심센서
400 : 수중 음파 송수신기
410 : 수중 음파 수신기 420 : 수중 음파 송신기
500 : 수중 광통신용 송수신기
510 : 수중 광통신용 수신기 520 : 수중 광통신용 송신기
600 : 컨트롤 유닛
700 : 배터리

Claims (12)

  1. 상하로 연장되는 원통 형태이며, 수중에서 정립된 상태에서 해저면으로 하강할 수 있도록 하부가 상부보다 무거우며, 하단부는 자중에 의하여 해저면에 박혀서 고정되도록 하방으로 뾰족한 원뿔형인 수중 투하용 몸체 ;
    GPS 위치정보를 수신하기 위하여 상기 수중 투하용 몸체에 마련되는 GPS모듈 ;
    근접한 잠수정으로 수중좌표를 전송하기 위하여 상기 수중 투하용 몸체에 마련되는 수중 통신용 송신기 ;
    상기 GPS모듈이 수신한 GPS 위치정보를 이용하여 상기 수중좌표를 생성 및 저장하고 상기 수중 통신용 송신기가 상기 수중좌표를 전송하도록 제어하는 컨트롤 유닛 ;
    상기 GPS모듈 및 상기 수중 통신용 송신기 및 상기 컨트롤 유닛으로 전력을 공급하는 배터리 ;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 수중 투하용 몸체에 상기 잠수정의 접근을 유도하기 위하여 음파신호를 발생시키는 수중 음파 송신기가 더 마련되며, 상기 수중 통신용 송신기는 광통신 신호를 이용하는 수중 광통신용 송신기이며, 상기 수중 투하용 몸체에는 상기 잠수정의 광통신 신호를 수신하기 위한 수중 광통신용 수신기가 더 마련되며, 상기 수중 투하용 몸체에 잠수정의 음파신호를 감지하기 위한 수중 음파 수신기가 더 마련되며, 상기 수중 음파 수신기가 상기 잠수정의 음파신호를 감지함으로써 상기 수중 통신용 송신기는 비활성화된 상태에서 활성화 상태로 변경되며, 상기 수중좌표를 상기 잠수정으로 전송하기 위하여 상기 수중 광통신용 송신기와 더불어 상기 수중 음파 송신기를 함께 이용하며, 상기 수중 투하용 몸체는 원통 형태의 관체와 상기 관체의 상단부에 결합되는 마개와 상기 관체의 하단부에 결합되는 원뿔형의 헤드를 포함하여 이루어지며, 상기 수중 음파 송신기와 상기 수중 음파 수신기와 상기 수중 광통신용 송신기와 상기 수중 광통신용 수신기는 해저면 위로 노출된 상태로 유지되도록 상기 마개에 상방을 향하여 마련되며, 수상에서 수중으로 투하되어 해저면에 설치되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 투하식 위치 안내장치.
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  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 투하용 몸체의 연직 하강을 위하여 상기 관체의 상단부 외주면에 복수의 유선형 핀이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 수중 투하식 위치 안내장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 수중 투하용 몸체의 하부가 상부보다 무겁도록 상기 수중 투하용 몸체의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수중 투하식 위치 안내장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    수중에서의 수심정보를 감지하기 위하여 상기 수중 투하용 몸체에 수심센서가 더 마련되며, 상기 컨트롤 유닛은 상기 GPS모듈이 수신한 GPS 위치정보와 상기 수심센서가 감지한 수심정보를 이용하여 상기 수중좌표를 생성하는 것을 특징으로 하는 수중 투하식 위치 안내장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 상기 GPS모듈이 수신한 GPS 위치정보와 상기 수심센서가 감지한 수심정보로부터 상기 수중좌표를 생성하기 위한 수중좌표 생성부와, 상기 수중좌표 생성부가 생성한 수중좌표를 저장하는 수중좌표 저장부와, 상기 수중 통신용 송신기가 상기 수중좌표 저장부에 저장된 수중좌표를 전송하도록 제어하는 수중좌표 전송 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 투하식 위치 안내장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102598916B1 (ko) * 2021-10-29 2023-11-06 (주)에어포인트 IoT단말, 드론, 게이트웨이를 포함하는 탐지시스템에서 수행되는 음향데이터 기반 구조요청자 탐지방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089313A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sec:Kk 水中投下型センサシステム
JP2009244554A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Sec:Kk 海中投下型センサと、これを用いた海中通信システム
KR101015039B1 (ko) * 2010-05-19 2011-02-21 엘아이지넥스원 주식회사 수중 위치 파악 시스템 및 그 방법
KR101134627B1 (ko) * 2010-11-04 2012-04-09 (주)동하테크 위치센서와 기름 검출센서를 이용한 침몰선박 검색시스템
KR101321595B1 (ko) * 2013-07-05 2013-10-28 (주)올포랜드 음향탐사를 통한 해수로의 지형변화 확인 및 해저지형 정보 갱신시스템
KR101631937B1 (ko) * 2014-12-19 2016-07-01 한국해양대학교 산학협력단 수중 가시광 송수신 단말기 및 그 단말기를 이용한 정보 송수신 시스템

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375498B1 (ko) * 2000-10-11 2003-03-10 현대건설주식회사 Ｇｐｓ를 이용한 수중구조물 실시간 자동설치 시스템 및그 방법
KR100950973B1 (ko) 2009-04-30 2010-04-02 (주)선영종합엔지니어링 음향탐사 방식을 이용한 해저면의 정밀 관측 및 기존정보 갱신용 해저면 정보 관리시스템
KR101197860B1 (ko) * 2010-12-22 2012-11-05 한국해양연구원 수중 위치추적 방법
KR101413446B1 (ko) * 2012-11-27 2014-07-01 한국해양과학기술원 안벽면에서 주행하는 트랙형 수중 이동객체의 수중위치추정 시스템 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089313A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sec:Kk 水中投下型センサシステム
JP2009244554A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Sec:Kk 海中投下型センサと、これを用いた海中通信システム
KR101015039B1 (ko) * 2010-05-19 2011-02-21 엘아이지넥스원 주식회사 수중 위치 파악 시스템 및 그 방법
KR101134627B1 (ko) * 2010-11-04 2012-04-09 (주)동하테크 위치센서와 기름 검출센서를 이용한 침몰선박 검색시스템
KR101321595B1 (ko) * 2013-07-05 2013-10-28 (주)올포랜드 음향탐사를 통한 해수로의 지형변화 확인 및 해저지형 정보 갱신시스템
KR101631937B1 (ko) * 2014-12-19 2016-07-01 한국해양대학교 산학협력단 수중 가시광 송수신 단말기 및 그 단말기를 이용한 정보 송수신 시스템

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