KR102160718B1 - 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체 - Google Patents

수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체 Download PDF

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KR102160718B1 KR1020190069938A KR20190069938A KR102160718B1 KR 102160718 B1 KR102160718 B1 KR 102160718B1 KR 1020190069938 A KR1020190069938 A KR 1020190069938A KR 20190069938 A KR20190069938 A KR 20190069938A KR 102160718 B1 KR102160718 B1 KR 102160718B1
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박종진
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 수중글라이더 파라미터 산출부, 상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 운용해역 분석부 및 상기 수중글라이더가 상기 운용해역에서 부력조정을 하는 경우, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되도록 하는 상기 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여 상기 수중글라이더가 상기 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 기준 밀도 분석부를 포함하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치가 개시된다.

Description

수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체{APPARATUS OF ANALYZING DENSITY FOR ADAPTIVE BALLASTING ALGORITHM OF UNDERWATER GLIDER, METHOD OF ANALYZING DENSITY AND READABLE MEDIUM FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해역에 투입되어 부력조정을 통해 비행하는 수중글라이더의 최대 비행 효율을 이끌어내기 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로, 깊은 수심의 해양 탐사를 위해 자율수중로봇 및 수직관측 뜰개, 수중글라이더 등의 무인 잠수정이 사용되고 있다.
수중글라이더는 부력과 피치각을 조절함에 따라 날개에 작용하는 양력 성분을 추진력으로 이용하여 승강을 반복하며 전진하는 구조로, 장시간, 장거리로 동작 가능하면서도, 원하는 위치로 이동할 수 있으며, 깊은 수심에서 관측 활동을 할 수 있다는 장점이 있다.
수중글라이더의 부력조정을 위해서는 실 운용 해역에 수중글라이더를 투하하여 비행자료를 수집한 뒤, 해당 해역에서 운용하기에 적합한 밀도를 가지고 있는지 확인하고, 해당 해역의 밀도구조에 맞는 최적의 부력을 갖도록 수중글라이더의 밀도를 조절할 필요가 있다.
그러나 수중글라이더는 동일한 해역에서만 운용하는 것이 아니므로, 다른 해역에서 운용하게 되는 경우, 수중글라이더를 해당 해역에 투하하여 해당 해역의 밀도 구조를 확인한 뒤, 수중글라이더의 밀도를 조절한 뒤 재 투하하는 단계를 거쳐야 한다는 번거로움이 있다.
본 발명의 일측면은 수중글라이더의 정확한 비행 파라미터를 산출하고, 운용해역의 자료를 수집하여 운용해역의 밀도구조를 파악하며, 수중글라이더의 비행 파라미터 및 운용해역의 밀도구조를 이용하여 수중글라이더의 투하 없이 밀도를 조절하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체를 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치는 수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 수중글라이더 파라미터 산출부, 상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 운용해역 분석부 및 상기 수중글라이더가 상기 운용해역에서 부력조정을 하는 경우, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되도록 하는 상기 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여 상기 수중글라이더가 상기 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 기준 밀도 분석부를 포함한다.
한편, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 기준 밀도로 조정된 상태로 상기 운용해역에 투입되는 경우, 상기 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측하는 수직 비행 궤적 예측부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수중글라이더 파라미터 산출부는, 상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 수집하고, 상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 이용하여 상기 비행 파라미터 산출을 위한 상기 수중글라이더의 비행 모델을 설계할 수 있다.
또한, 상기 수중글라이더 파라미터 산출부는, 상기 수중글라이더의 비행 모델을 이용하여 상기 수중글라이더의 수직속도를 계산하고, 상기 수중글라이더의 수직속도를 포함하는 비용함수의 산출을 소정의 조건을 만족할 때까지 반복하여 상기 비행 파라미터에 포함되는 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)을 산출할 수 있다.
또한, 상기 운용해역 분석부는, 상기 수중글라이더 또는 상기 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 상기 운용해역의 수중 압력 및 온도를 포함하는 환경 자료를 수집할 수 있다.
또한, 상기 운용해역 분석부는, 상기 운용해역의 수심 별 염분을 산출하고, 상기 운용해역의 수심 별 온도 및 염분을 이용하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출할 수 있다.
또한, 상기 기준 밀도 분석부는, 상기 수중글라이더의 부력 조정 동안의 수중글라이더의 최소 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도의 최소 밀도와 같아지도록 상기 기준 밀도를 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법은 수중글라이더의 비행 기록 자료를 수집하여 상기 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 기준 밀도를 제시하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치에서의 밀도 분석 방법에 있어서, 수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 단계, 상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계 및 상기 수중글라이더가 상기 운용해역에서 부력조정을 하는 경우, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되도록 하는 상기 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여 상기 수중글라이더가 상기 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 기준 밀도로 조정된 상태로 상기 운용해역에 투입되는 경우, 상기 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 단계는, 상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 수집하는 단계, 상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 이용하여 상기 비행 파라미터 산출을 위한 상기 수중글라이더의 비행 모델을 설계하는 단계 및 상기 수중글라이더의 비행 모델을 이용하여 상기 수중글라이더의 수직속도를 계산하고, 상기 수중글라이더의 수직속도를 포함하는 비용함수의 산출을 소정의 조건을 만족할 때까지 반복하여 상기 비행 파라미터에 포함되는 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계는, 상기 수중글라이더 또는 상기 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 상기 운용해역의 수중 압력 및 온도를 포함하는 환경 자료를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계는, 상기 운용해역의 수심 별 염분을 산출하는 단계, 상기 운용해역의 수심 별 온도 및 염분을 이용하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 단계는, 상기 수중글라이더의 부력 조정 동안의 수중글라이더의 최소 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도의 최소 밀도와 같아지도록 상기 기준 밀도를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다.
본 발명에 따르면 수중글라이더의 투하 없이 운용해역에서의 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 기준밀도를 설정하여 수중글라이더가 기준밀도를 갖기 위해 필요한 무게 변화량을 제시할 수 있다.
또한, 수중글라이더는 운용해역의 밀도구조에 맞추어 설정되는 기준밀도를 갖도록 무게가 조절된 상태에서 운용해역에 투입되는 경우, 운용해역에서의 부력조정을 통해 최대 비행 효율을 낼 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수중글라이더 비행 파라미터 산출부에서의 비행 모델 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 수중글라이더 비행 파라미터 산출부에서 사용하는 환경적응형 비행 모델 알고리즘의 일 예이다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 수직 궤적 예측부에서 예측한 수중글라이더의 수직 궤적을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법을 보여주는 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)는 수중글라이더 파라미터 산출부(10), 운용해역 분석부(30), 기준 밀도 분석부(50) 및 수직 궤적 예측부(70)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)는 도 1에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)는 정보의 입출력이 가능한 장치로, 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 도 1에 도시된 수중글라이더 파라미터 산출부(10), 운용해역 분석부(30), 기준 밀도 분석부(50) 및 수직 궤적 예측부(70)는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(1)에서 실행되는 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)는 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터 및 수중글라이더를 운용할 해역의 밀도를 파악하여 해당 해역에서 수중글라이더가 비행 시, 최대 효율을 내도록 하는 수중글라이더의 밀도 및 그 비행 궤적을 분석할 수 있다.
수중글라이더는 수중에서 부피를 변화시켜 밀도를 조절할 수 있으며, 수중에서의 밀도 변화는 부력에 영향을 주어 상승 및 하강하면서 비행할 수 있다. 즉, 수중글라이더는 부력조정을 통해 수중에서 비행할 수 있다.
수중글라이더는 부력조정 최적화를 통해 최대 비행 효율을 낼 수 있다. 수중글라이더의 비행 효율은 잠항 시간 및 이동 거리 등에 의해 평가될 수 있는데, 수중글라이더가 잠항할 때와 부상할 때의 속도 비율을 맞추는 경우, 최대 비행 효율을 이끌어낼 수 있다.
수중글라이더의 부력조정 최적화를 달성하기 위해서는 수중글라이더의 기준밀도 설정이 중요하다. 예를 들면, 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위해서는, 수중글라이더의 기준밀도가 운용해역의 표층 밀도보다 낮은 밀도를 가지되, 운용해역의 최대 수심의 밀도와는 비슷하게 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 수중글라이더는 운용해역의 밀도구조에 맞추어 설정되는 기준밀도를 갖도록 무게가 조절된 상태에서 운용해역에 투입되는 경우, 운용해역에서의 부력조정을 통해 최대 비행 효율을 낼 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)는 운용해역에서의 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 기준밀도를 설정하여 수중글라이더가 기준밀도를 갖기 위해 필요한 무게 변화량을 제시할 수 있다.
아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)는 수중글라이더가 기준 밀도를 갖는 상태로 운용해역에 투입되는 경우, 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측하여 제시할 수 있다.
이하 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)의 각 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 수중에서의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출할 수 있다.
구체적으로는, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 수중글라이더의 비행 기록을 수집할 수 있다.
아래 표 1은 수중글라이더의 정적 파라미터의 일 예이다.
Figure 112019060444563-pat00001
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 표 1과 같은 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터를 수집할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더로부터 자체적으로 기록되는 비행 기록을 수집할 수 있다.
수중글라이더는 수심측정 센서, 자세측정 센서, 위치측정 센서 등을 구비하여 각종 비행 기록을 내부 파라미터로 기록할 수 있다. 예를 들면, 수중글라이더는 비행하는 동안의 부피 변화의 제어 결과, 수직방향 이동 속도, 수평방향 이동 속도, 수중 압력(수심) 측정, 하강 또는 상승 상태, 수중 내 자세 정보(Roll, Pitch, Yaw), 현재 위치, 온도 등을 내부 파라미터로 기록할 수 있으며, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 이러한 비행 기록을 수집할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 정적 파라미터 및 비행 기록을 이용하여 수중글라이더의 비행 파라미터를 산출할 수 있다.
아래 표 2는 수중글라이더 파라미터 산출부(10)에서 산출하는 비행 파라미터의 일 예이다. 아래 표 2에 개시된 비행 파라미터는 수중글라이더의 비행 특성을 결정하는 파라미터로 수중에서의 움직임을 나타낼 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00002
표 2에서 중력가속도(g), 수중글라이더의 부피(Vg), 수중글라이더의 질량(Mg), 초기 온도(To) 등은 직접 측정하여 획득할 수 있는 값이며, 해역 밀도(ρw), 압력(P), 수온(T), 수중글라이더의 부피 변화(△Vg), 피치(θ) 등은 상술한 것처럼 수중글라이더의 비행 기록으로부터 획득할 수 있다.
한편 표 2에서 양력 계수(lift coefficient)(CL), 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε), 팽창 계수(expansion coefficient)(αT) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)은 정확한 값 획득이 어렵고, 수중글라이더의 상태에 따라 달라질 수 있는 파라미터이다.
따라서 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 환경적응형 비행 모델 알고리즘을 수립하여 상술한 수중글라이더 비행 파라미터를 산출할 수 있다.
환경적응형 비행 모델 알고리즘은 수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 각 비행 파라미터를 최적화 산출할 수 있는 알고리즘이다. 환경적응형 비행 모델 알고리즘에 따르면 최소자승법을 활용하여 비행 파라미터를 최적화 산출할 수 있다. 아래 수학식 1은 환경적응형 비행 모델 알고리즘에서 최적화를 위해 사용되는 비용함수를 나타낸다.
Figure 112019060444563-pat00003
환경적응형 비행 모델 알고리즘에 따르면 수중글라이더의 비행 기록 자료 중 수직 궤적 자료를 활용하여 수학식 1에서 수중글라이더의 수직 이동속도(dz/dt)를 계산하고, 그 수직 이동속도를 가장 최적으로 설명하는 w를 계산하는 방식으로 각 비행 파라미터를 산출할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 이러한 환경적응형 비행 모델 알고리즘을 이용하여 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)을 최적화 산출할 수 있다. 본 실시예에서 양력 계수(lift coefficient)(CL) 및 팽창 계수(expansion coefficient)(αT)는 그 값의 변화에 따라 수학식 1의 비용 함수의 변화가 크게 영향을 받지 않으므로, 종래에 획득한 값을 그대로 사용하는 것으로 가정한다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 파라미터 산출에 환경적응형 비행 모델 알고리즘을 적용하기 위해 비행 모델을 설계할 수 있다. 이와 관련하여 도 2를 참조하여 설명한다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더가 비행 시, 항속 상태에서 역학적 균형을 이루고 있는 상황을 가정하여 운동방정식을 수립하고, 수립한 운동방정식에 기반하여 수중글라이더의 비행 모델을 설계할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 수중글라이더 비행 파라미터 산출부에서의 비행 모델 설계를 설명하기 위한 도면이다.
수중글라이더의 운동방정식은 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00004
Figure 112019060444563-pat00005
Figure 112019060444563-pat00006
수학식 2에서 Drag force(FD) 및 Lift force(FL)은 유체의 밀도(ρ), 사영 면적(Af), 상대 속도(v), drag coefficient(CD) 및 lift coefficient(CL)에 대해 아래 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00007
Figure 112019060444563-pat00008
Figure 112019060444563-pat00009
수학식 3에서 lift coefficient(CL)은 수중글라이더의 hull 및 wing 에서의 lift-slope coefficient(αh 및 αw)를 사용하여 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00010
수학식 3에서 drag coefficient(CD)는 parasite drag(cD0) 및 induced drag coefficient(CD1)를 사용하여 아래 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00011
수학식 4 및 5에서 α는 수중글라이더의 진입각(Angle of Attack)으로, 수학식 3 내지 5로부터 아래 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00012
수학식 6에 따른 진입각(α) 계산을 위해 pitch angle 및 depth rate에 의한 수직방향 이동 속도를 사용하여 근사식을 도출하고, pitch angle(θ) 및 속도(v)를 대입하여 진입각(α)을 계산할 수 있으나, 수중글라이더의 부력 조건, 해양 환경 조건 등이 달라지는 경우 활용할 수 없고, 근사식 자체의 정확도도 낮아 실질적으로 활용하기 어렵다.
따라서 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 다음과 같이 비행 모델을 설계할 수 있다.
수중글라이더는 비행 경로의 대부분이 항속 상태이므로, 역학적 균형에 기반을 둔 운동방정식은 수중글라이더의 90%이상의 비행궤적을 설명할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더가 비행 시, 항속 상태에서 역학적 균형을 이루고 있는 상황을 가정하는 경우, 수중글라이더의 운동방정식을 아래 수학식 7과 같이 단순화할 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00013
수학식 7에서 부력(FB) 및 중력(Fg)의 차이는 아래 수학식 8과 같이 수중글라이더의 부피 변화 및 무게의 차이로 계산될 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00014
Figure 112019060444563-pat00015
또한 수평 역학적 균형 조건 하에서 아래 수학식 9와 같은 관계식을 얻을 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00016
Figure 112019060444563-pat00017
Figure 112019060444563-pat00018
수학식 7 내지 9를 정리하면 아래와 수학식 10과 같은 방정식을 획득할 수 있으며, 수학식 10으로부터 수학식 11과 같은 수중글라이더의 수직 속도 관계식을 얻을 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00019
Figure 112019060444563-pat00020
Figure 112019060444563-pat00021
Figure 112019060444563-pat00022
수학식 11에서 각 비행 파라미터들이 결정되는 경우, 수중글라이더의 진입각(α)은 아래 수학식 12로부터 계산 가능하다.
Figure 112019060444563-pat00023
이처럼 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 비행 파라미터가 결정되는 경우, 수중글라이더의 진입각(α) 계산이 가능한 비행 모델을 설계할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 이러한 비행 모델을 이용하여 도 3과 같이 환경적응형 비행 모델 알고리즘을 진행할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 수중글라이더 비행 파라미터 산출부에서 사용하는 환경적응형 비행 모델 알고리즘의 일 예이다.
도 3을 참조하면, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 최적화를 진행할 파라미터인 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)의 기본 파라미터를 설정할 수 있으며, 수중글라이더의 정적 파라미터 및 비행 기록으로부터 수중글라이더의 비행에 영향을 주는 각종 파라미터를 수집할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 기록을 1초 간격으로 내삽하여 수심을 산출할 수 있다. 일예로, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 기록에서 밀도 자료 및 압력 자료를 이용하여 수중글라이더의 비행 수심을 산출할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 수심 및 비행 기록을 이용하여 수중글라이더의 수직속도를 계산할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 기록을 이용하여 수중글라이더의 상태를 diving, hovering 및 surfacing으로 구분할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수학식 11 및 12에 표 2에 개시된 비행 파라미터들 및 앞서 설정한 비행 파라미터들을 대입하여 수중글라이더의 진입각 및 수직속도를 계산할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수학식 1에 산출한 수직속도를 대입하여 비용함수를 산출할 수 있다. 여기서 수학식 1의 w는 각각 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)이 될 수 있으며, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 각 변수에 대한 비용함수 산출 단계를 반복할 수 있다.
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 비용함수의 값이 최소값이 될 때까지 위와 같은 단계를 반복할 수 있다. 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)의 기본 파라미터를 변경시키면서 비용함수를 산출하는 단계를 반복할 수 있다.
일예로, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 비용함수의 값이 10-6이하인 경우, 비용함수의 값이 최소값이 된 것으로 간주하고 그 때의 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)의 값을 최종적으로 비행 파라미터로 추출할 수 있다.
이와 같이 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 기록을 이용하여 비행 파라미터를 산출하는데, 특히 환경적응형 비행 모델 알고리즘을 이용하여 최적화 된 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)의 값을 산출할 수 있다.
운용해역 분석부(30)는 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 운용해역의 수심 별 밀도 구조를 분석할 수 있다.
운용해역 분석부(30)는 운용해역의 환경 자료를 수중글라이더로부터 수집하거나, 또는, 다른 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 수집할 수도 있으며, 수중글라이더 및 다른 플랫폼 모두로부터 운용해역의 환경 자료를 수집할 수도 있음은 물론이다.
예를 들면, 운용해역 분석부(30)는 수중글라이더의 비행 기록으로부터 수중 압력(수심), 온도 등을 운용해역의 환경 자료로 수집할 수 있다. 그리고 운용해역 분석부(30)는 Micro Ballasting 소프트웨어를 이용하여 운용해역의 수심 별 염분을 산출하고, 수심 별 온도 및 염분을 이용하여 밀도 구조를 분석할 수 있을 것이다. Micro Ballasting 소프트웨어는 수중글라이더의 CTD 센서에서 수집되는 측정 자료를 이용하여 수심 별 밀도를 산출하는 소프트웨어로 널리 사용되고 있다.
이처럼 운용해역 분석부(30)는 운용해역의 수심 별 온도 및 염분 자료를 수집하여 운용해역의 수심 별 밀도를 산출할 수 있다. 이때 운용해역 분석부(30)는 운용해역의 환경 자료를 수집하는 플랫폼 별로 운용해역의 수심 별 밀도를 설정할 수 있다.
기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더가 운용해역에서 비행하는 경우, 수중글라이더의 최대 비행 효율을 이끌어낼 수 있는 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여, 수중글라이더가 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 무게 변화량을 산출할 수 있다.
수중글라이더의 최대 비행 효율을 이끌어내기 위해서는 수중글라이더의 부력 조정 시, 수중글라이더의 밀도가 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 수중글라이더의 기준밀도가 운용해역의 평균 밀도로 맞춰 지는 경우, 수중글라이더가 표층에 떠오르지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 부력 조정 시, 수중글라이더의 밀도가 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되도록 하는 수중글라이더의 기준 밀도를 설정할 수 있다.
예를 들면, 기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 부력 조정 동안의 수중글라이더의 최소 밀도가 운용해역 분석부(30)에서 획득하는 운용해역의 최소 밀도와 같아지도록 기준 밀도를 설정할 수 있다.
또는 운용해역 분석부(30)에서 수중글라이더로부터 수집하는 환경 자료 및 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 수집하는 환경 자료를 모두 이용하여 운용해역의 수심 별 밀도 구조를 산출한 경우, 두 가지의 밀도 구조 중 최소 밀도가 더 작은 밀도 구조를 기준으로 하여 수중글라이더의 기준 밀도를 설정할 수 있다.
기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하는 경우, 수중글라이더가 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 무게 변화량을 아래 수학식 13과 같이 산출할 수 있다. 기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더 파라미터 산출부(10)에서 산출하는 비행 파라미터 및 운용해역 분석부(30)에서 산출하는 운용해역의 수심 별 밀도 값을 아래 수학식 13에 적용하여 수중글라이더가 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 무게 변화량을 산출할 수 있다.
Figure 112019060444563-pat00024
수학식 13에서 mg는 수중글라이더의 무게이고, 나머지 변수에 대한 정의는 표 2에 기재되어 있다.
기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 무게 변화량을 소정의 디스플레이모듈을 통해 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 수중글라이더의 무게 변화량만큼 수중글라이더의 무게를 조절하여 수중글라이더가 기준 밀도를 갖도록 한 뒤, 수중글라이더를 운용해역에 투입할 수 있을 것이다.
수직 궤적 예측부(70)는 기준 밀도 분석부(50)가 제시하는 무게 변화량에 따라 수중글라이더의 무게가 조정된 상태로 운용해역에 투입되는 경우, 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측하여 출력할 수 있다.
수직 궤적 예측부(70)는 수중글라이더 파라미터 산출부(10)에서 설계하는 비행 모델을 이용하여 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측할 수 있다. 예를 들면, 수직 궤적 예측부(70)는 수학식 11을 이용하여 수중글라이더의 수직 속도를 산출하고, 수학식 12를 이용하여 수중글라이더의 진입각을 산출할 수 있으며, 수중글라이더의 수직 속도 및 진입각에 따라 수중글라이더의 수직 궤적을 예측할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 수직 궤적 예측부에서 예측한 수중글라이더의 수직 궤적을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 우리나라 동해에서 수중글라이더를 운용한 경우 실제 측정한 수직 궤적(OBS) 및 수직 궤적 예측부(70)에서 예측한 수직 궤적(PREDICT)이 거의 유사함을 확인할 수 있다.
도 5를 참조하면, 남서태평양에서 수중글라이더를 운용한 경우, 실제 측정한 수직 궤적(OBS Disgn) 및 수직 궤적 예측부(70)에서 예측한 수직 궤적(PREDICT new)이 거의 유사함을 확인할 수 있다.
도 4 및 도 5 모두 수중글라이더를 기준 밀도 분석부(50)에서의 연산 결과에 따라 기준 밀도를 갖도록 조정한 뒤 실제 해역에 투입하여 측정한 결과이다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치(1)의 효용성을 입증하였으며, 이를 이용하여 수중글라이더의 기준 밀도를 조절한 뒤 실제 해역에 투입하는 경우, 최대 효율을 이끌어낼 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성 하에서 진행될 수 있다. 따라서 도 1의 장치(1)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 비행 파라미터를 산출할 수 있다(S100).
수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 수중글라이더의 정적 파라미터 및 비행 기록을 이용하여 상기 표 2와 같은 수중글라이더의 비행 파라미터를 산출할 수 있다.
이때, 수중글라이더 파라미터 산출부(10)는 환경적응형 비행 모델 알고리즘을 수립하여 상술한 수중글라이더 비행 파라미터 중 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)을 최적화 산출할 수 있다.
운용해역 분석부(30)는 수중글라이더의 운용해역의 수심 별 밀도를 산출할 수 있다(S200).
운용해역 분석부(30)는 운용해역의 환경 자료를 수중글라이더로부터 수집하거나, 또는, 다른 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 수집할 수도 있으며, 수중글라이더 및 다른 플랫폼 모두로부터 운용해역의 환경 자료를 수집할 수도 있음은 물론이다.
예를 들면, 운용해역 분석부(30)는 수중글라이더의 비행 기록으로부터 수중 압력(수심), 온도 등을 운용해역의 환경 자료로 수집할 수 있다. 그리고 운용해역 분석부(30)는 Micro Ballasting 소프트웨어를 이용하여 운용해역의 수심 별 염분을 산출하고, 수심 별 온도 및 염분을 이용하여 밀도 구조를 분석할 수 있을 것이다.
기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 비행 파라미터 및 운용해역의 수심 별 밀도를 이용하여 수중글라이더의 무게 변화량을 산출할 수 있다(S300).
기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더가 운용해역에서 비행하는 경우, 수중글라이더의 최대 비행 효율을 이끌어낼 수 있는 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여, 수중글라이더가 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 무게 변화량을 산출할 수 있다.
예를 들면, 기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 부력 조정 동안의 수중글라이더의 최소 밀도가 운용해역 분석부(30)에서 획득하는 운용해역의 최소 밀도와 같아지도록 기준 밀도를 설정할 수 있다.
또는 운용해역 분석부(30)에서 수중글라이더로부터 수집하는 환경 자료 및 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 수집하는 환경 자료를 모두 이용하여 운용해역의 수심 별 밀도 구조를 산출한 경우, 두 가지의 밀도 구조 중 최소 밀도가 더 작은 밀도 구조를 기준으로 하여 수중글라이더의 기준 밀도를 설정할 수 있다.
기준 밀도 분석부(50)는 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하는 경우, 수중글라이더가 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 무게 변화량을 상기 수학식 13과 같이 산출할 수 있다.
수직 궤적 예측부(70)는 기준 밀도 분석부(50)가 제시하는 무게 변화량에 따라 수중글라이더의 무게가 조정된 상태로 운용해역에 투입되는 경우, 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측할 수 있다(S400).
수직 궤적 예측부(70)는 수중글라이더 파라미터 산출부(10)에서 설계하는 비행 모델을 이용하여 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측할 수 있다. 예를 들면, 수직 궤적 예측부(70)는 수학식 11을 이용하여 수중글라이더의 수직 속도를 산출하고, 수학식 12를 이용하여 수중글라이더의 진입각을 산출할 수 있으며, 수중글라이더의 수직 속도 및 진입각에 따라 수중글라이더의 수직 궤적을 예측할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법은 어플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치
10: 수중글라이더 파라미터 산출부
30: 운용해역 분석부
50: 기준 밀도 분석부
70: 수직 궤적 예측부

Claims (14)

  1. 수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 수중글라이더 파라미터 산출부;
    상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 운용해역 분석부; 및
    상기 수중글라이더가 상기 운용해역에서 부력조정을 하는 경우, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되도록 하는 상기 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여 상기 수중글라이더가 상기 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 기준 밀도 분석부를 포함하며,
    상기 운용해역 분석부는, 상기 수중글라이더 또는 상기 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 상기 운용해역의 수중 압력 및 온도를 포함하는 환경 자료를 수집하고,
    상기 기준 밀도 분석부는, 상기 수중글라이더의 부력 조정 동안의 수중글라이더의 최소 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도의 최소 밀도와 같아지도록 상기 기준 밀도를 설정하되,
    상기 운용해역 분석부에서, 상기 수중글라이더로부터 수집되는 상기 환경 자료 및 상기 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 수집되는 상기 환경 자료를 모두 이용하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도가 각각 산출 된 경우,
    상기 기준 밀도 분석부는, 두 가지의 상기 운용해역의 수심 별 밀도 중 최소 밀도가 더 작은 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 기준으로 상기 기준 밀도를 설정하는, 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수중글라이더의 밀도가 상기 기준 밀도로 조정된 상태로 상기 운용해역에 투입되는 경우, 상기 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측하는 수직 비행 궤적 예측부를 더 포함하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수중글라이더 파라미터 산출부는,
    상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 수집하고, 상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 이용하여 상기 비행 파라미터 산출을 위한 상기 수중글라이더의 비행 모델을 설계하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수중글라이더 파라미터 산출부는,
    상기 수중글라이더의 비행 모델을 이용하여 상기 수중글라이더의 수직속도를 계산하고, 상기 수중글라이더의 수직속도를 포함하는 비용함수의 산출을 소정의 조건을 만족할 때까지 반복하여 상기 비행 파라미터에 포함되는 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)을 산출하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 운용해역 분석부는,
    상기 운용해역의 수심 별 염분을 산출하고, 상기 운용해역의 수심 별 온도 및 염분을 이용하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치.
  7. 삭제
  8. 수중글라이더의 비행 기록 자료를 수집하여 상기 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 기준 밀도를 제시하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치에서의 밀도 분석 방법에 있어서,
    수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 단계;
    상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계; 및
    상기 수중글라이더가 상기 운용해역에서 부력조정을 하는 경우, 상기 수중글라이더의 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도에 따라 조절되도록 하는 상기 수중글라이더의 기준 밀도를 설정하여 상기 수중글라이더가 상기 기준 밀도를 갖기 위해 요구되는 상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계는,
    상기 수중글라이더 또는 상기 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 상기 운용해역의 수중 압력 및 온도를 포함하는 환경 자료를 수집하는 단계를 포함하고,
    상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 단계는,
    상기 수중글라이더의 부력 조정 동안의 수중글라이더의 최소 밀도가 상기 운용해역의 수심 별 밀도의 최소 밀도와 같아지도록 상기 기준 밀도를 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계에서, 상기 수중글라이더로부터 수집되는 상기 환경 자료 및 상기 수중글라이더가 아닌 다른 플랫폼으로부터 수집되는 상기 환경 자료를 모두 이용하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도가 각각 산출 된 경우,
    상기 수중글라이더의 무게 변화량을 산출하는 단계는,
    두 가지의 상기 운용해역의 수심 별 밀도 중 최소 밀도가 더 작은 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 기준으로 상기 기준 밀도를 설정하는, 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수중글라이더의 밀도가 상기 기준 밀도로 조정된 상태로 상기 운용해역에 투입되는 경우, 상기 수중글라이더의 수직 비행 궤적을 예측하는 단계를 더 포함하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    수중글라이더의 비행 기록 자료를 이용하여 상기 수중글라이더의 움직임을 나타내는 비행 파라미터를 산출하는 단계는,
    상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 수집하는 단계;
    상기 수중글라이더의 물리적 형상에 따른 정적 파라미터 및 상기 수중글라이더의 비행 기록을 이용하여 상기 비행 파라미터 산출을 위한 상기 수중글라이더의 비행 모델을 설계하는 단계; 및
    상기 수중글라이더의 비행 모델을 이용하여 상기 수중글라이더의 수직속도를 계산하고, 상기 수중글라이더의 수직속도를 포함하는 비용함수의 산출을 소정의 조건을 만족할 때까지 반복하여 상기 비행 파라미터에 포함되는 항력 계수(parasitic drag coefficient)(C1), 압축률(compressibility)(ε) 및 추가 부력(extra buoyancy)(△m)을 산출하는 단계를 포함하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 수중글라이더의 운용해역의 환경 자료를 수집하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계는,
    상기 운용해역의 수심 별 염분을 산출하는 단계;
    상기 운용해역의 수심 별 온도 및 염분을 이용하여 상기 운용해역의 수심 별 밀도를 산출하는 단계를 포함하는 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법.
  13. 삭제
  14. 제8항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
KR1020190069938A 2019-06-13 2019-06-13 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체 KR102160718B1 (ko)

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CN114253279A (zh) * 2021-10-26 2022-03-29 西北工业大学 一种考虑海流环境的水下滑翔机运动规划方法

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