KR102395807B1 - 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법 - Google Patents

함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102395807B1
KR102395807B1 KR1020210146439A KR20210146439A KR102395807B1 KR 102395807 B1 KR102395807 B1 KR 102395807B1 KR 1020210146439 A KR1020210146439 A KR 1020210146439A KR 20210146439 A KR20210146439 A KR 20210146439A KR 102395807 B1 KR102395807 B1 KR 102395807B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information
ship
propulsion
course
speed
Prior art date
Application number
KR1020210146439A
Other languages
English (en)
Inventor
박상일
김동진
박성찬
Original Assignee
한화시스템(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화시스템(주) filed Critical 한화시스템(주)
Priority to KR1020210146439A priority Critical patent/KR102395807B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102395807B1 publication Critical patent/KR102395807B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/40—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for controlling the operation of vessels, e.g. monitoring their speed, routing or maintenance schedules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • B63B43/18—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for preventing collision or grounding; reducing collision damage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/10—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation using sensors, e.g. pressure sensors, strain gauges or accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/20—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation using models or simulation, e.g. statistical models or stochastic models
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G1/00—Arrangements of guns or missile launchers; Vessels characterised thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 상선과 같은 일반선박과 차별되는 함정 추진체계의 구성과 특성을 반영하여 장애물과의 충돌 회피를 권고할 수 있도록 한 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 상기 시스템은, 다수의 센서를 포함하고, 다수의 센서를 이용하여 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 탐지하는 탐지부; 획득한 장애물 정보와 해양환경 정보를 이용하여 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌 위험도에 따른 최종 목표 출력 및 타기 각도를 산출하여 자율 운항 명령신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부에서 출력되는 자율 운항 명령 신호에 따라 자함의 자함 운항을 수행하는 추진장비를 포함할 수 있다.

Description

함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법{Autonomous navigation system and method reflecting ship propulsion control characteristics}
본 발명은 함정 추진체계의 제어 특성이 반영된 자율 운항 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 상선과 같은 일반 선박과 차별되는 함정 추진체계의 구성과 특성을 반영하여 장애물과의 충돌 회피를 권고할 수 있도록 한 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
해상에서 활동하는 선박의 자율 운항 기술은 항해 참조점(Way point)을 임의 설정하여 정해진 항로를 따라 자동으로 침로 및 속력을 설정하고 장애물 탐지 시에는 충돌 회피 후 다시 정해진 항로로 복귀하는 기술이다.
레이더와 같은 탐지 센서를 통해 장애물과의 거리와 장애물의 이동 침로 및 속력에 대한 정보를 수신하고, 이 정보를 기반으로 장애물과의 충돌 예방을 위한 침로와 속력에 대한 솔루션을 제공한다.
하지만, 함정 추진체계는 그 구성과 운용 특성이 아래 표와 같이 일반 선박과 달라 통합기관제어체계(ECS; Engineering Control System)라고 하는 함정 용 추진 제어 시스템이 존재하며, 이러한 이유로 일반 선박과 차별되는 자율 운항 시스템 적용이 필요하다.
하기 표 1은 함정과 일반 선박간 추진체계 구성 및 선형 특성, 함정 추진체계의 운용 특성을 나타낸 것이다.
구분 함정 일반 선박
추진체계 구성 및
선형 특성		 ㆍ2종류 이상의 엔진 적용
(디젤엔진, 가스터빈,
추진전동기 등 복합 적용)
ㆍ감속기어 적용
ㆍ2축 및 2추진기 적용		 ㆍ1종류의 엔진만 적용
(디젤엔진, 가스터빈 중 1 종류 적용)
ㆍ감속기어 미적용
ㆍ1축 및 1추진기 적용
함정 추진체계 운용 특성 ㆍ추진모드변경(가스터빈
Figure 112021124580276-pat00001
디젤엔진
Figure 112021124580276-pat00002
추진전동기 등) 기능 적용
ㆍ운용모드(해상보급, 항해)별 추진제어 기능 적용
ㆍ긴급기동(Slam start, Crash stop) 기능 적용
통합기관제어체계(ECS; Engineering Control System)는 함정 추진체계를 제어하는 함정 자동화 체계로 함이 현대화 /자동화됨에 따라, 국부(Local)에서 별도 제어되었던 추진장비들을 통합하여 ECS 콘솔에서 제어가 가능하게 하는 체계이다. 통합기관제어체계는 추진 체계를 구성하는 장비(디젤 엔진, 감속 기어, 가변 추진기)의 작동을 제어/감시하는 프로그램(또는 제어로직 프로그램)과, 프로그램으로부터의 제어로직(또는 제어 신호)를 추진 장비로 전달하고 추진 장비로부터의 장비 상태를 프로그램으로 피드백하는 통신부로 구성되는데, 앞서 언급한 추진모드변경, 운용모드 별 추진제어, 긴급기동 등의 기능을 제어할 수 있으나, 탐지센서(레이더) 정보 획득과 자율 운항을 위한 함정 추진체계 제어 기능은 존재하지 않는다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 상선과 같은 일반선박과 차별되는 함정 추진체계의 구성과 특성을 반영하여 장애물과의 충돌 회피를 권고할 수 있도록 한 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템은, 다수의 센서를 포함하고, 다수의 센서를 이용하여 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 탐지하는 탐지부; 획득한 장애물 정보와 해양환경 정보를 이용하여 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌 위험도에 따른 최종 목표 출력 및 타기 각도를 산출하여 자율 운항 명령신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부에서 출력되는 자율 운항 명령 신호에 따라 자함의 자함 운항을 수행하는 추진장비를 포함할 수 있다.
상기 해양 환경 정보는, 해저지형, 항로, 수심 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 탐지부를 통해 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 프로세스 레버값을 산출하는 프로세스 레버값 산출부; 상기 산출된 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력을 계산하는 목표 출력값 계산부; 상기 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비의 추진 모드를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산하는 레귤레이터; 및 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산하는 최종 속력 및 침로 계산부를 포함할 수 있다.
상기 프로세스 레버값은, 시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기 최종 속력 및 침로 계산부는, 학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산할 수 있다.
상기 프로세스 레버값 산출부는, 상기 최종 속력 및 침로 계산부에서 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 레귤레이터에서 계산된 타기 각도 정보를 추진 장비로 자율 운항 제어 정보로 제공할 수 있다.
상기 선형 특성은 자함의 저항, 선회력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 레귤레이터에서 결정되는 추진 모드는, 가스터빈 모드, 추진 전동기 모드, 디젤엔진 모드 중 적어도 하나의 모드일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 방법은, 다수의 센서를 이용하여 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 탐지하는 단계; 획득한 장애물 정보와 해양환경 정보를 이용하여 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌 위험도에 따른 최종 목표 출력 및 타기 각도를 산출하여 자율 운항 명령신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성되는 자율 운항 명령 신호에 따라 추진장비를 통해 자함의 운항을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 해양 환경 정보는, 해저지형, 항로, 수심 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기 자율 운항 명령신호를 생성하는 단계는, 상기 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 프로세스 레버값을 산출하는 단계; 상기 산출된 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력을 계산하는 단계; 상기 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비의 추진 모드를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산하는 단계; 및 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 프로세스 레버값은, 시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기 최종 속력과 침로를 계산하는 단계는, 학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산할 수 있다.
상기 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 레귤레이터에서 계산된 타기 각도 정보를 추진 장비로 자율 운항 제어 정보로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 선형 특성은, 자함의 저항, 선회력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 결정되는 추진 모드는, 가스터빈 모드, 추진 전동기 모드, 디젤엔진 모드 중 적어도 하나의 모드일 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 기술이 제공되어 충돌회피를 위한 자율운항 기능을 보유할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템에 대한 개략적 블록 구성을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 ECS에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템의 개략적 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템은, 탐지부(100), ECS(Engineering Control System)(200) 및 추진장비(300)를 포함할 수 있다.
탐지부(100)는, 각종 센서들을 포함한 것으로, 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 획득하고, 획득한 정보들을 ECS(200)로 제공할 수 있다.
ECS(200)는, 탐지부(100)에서 획득한 장애물 정보와 해양환경 정보를 이용하여 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌 위험도에 따른 최종 목표 출력(속도) 및 타기 각도를 산출하여 상기 추진장비(300)로 자율 운항 명령신호를 제공할 수 있다.
즉, ECS(200)는 상기 탐지부(100)로부터 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력을 계산하고, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 속력을 계산하여 목표출력을 달성하기 위한 프로세스 레버값을 계산한다.
그리고, ECS(200)는 상기 계산된 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드(항해, 해상보급) 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력을 계산할 수 있다.
한편, ECS(200)는 상기 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비(300)의 추진 모드(가스터빈, 추진 전동기, 디젤엔진)를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산할 수 있다.
그리고, ECS(200)는 학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산한다.
그리고, ECS(200)는 상기 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보를 추진 장비(300)으로 제공할 수 있다.
따라서, 추진장비(300)는 상기 ECS(200)로부터 제공되는 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보를 이용하여 자율 운항을 수행하게 되는 것이다.
상기한 ECS(200)의 상세 구성 및 동작에 대하여 도 2를 참조하여 살펴보기로 하자.
도 2는 도 1에 도시된 ECS(200)의 상세 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 ECS(200)는 프로세스 레버값 산출부(210), 목표 출력 계산부(220), 레귤레이터(230) 및 최속 속력 및 침로 계산부(240)을 포함할 수 있다.
프로세스 레버값 산출부(210)는, 상기 탐지부(100)로부터 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 프로세스 레버값을 산출한 후, 산출된 프로세스 레버값을 목표 출력값 계산부(220)로 제공할 수 있다.
즉, 상기 프로세스 레버값 산출부(210)는, 상기 탐지부(100)로부터 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력을 계산하여 목표출력을 달성하기 위한 프로세스 레버값을 계산한다.
그리고, 목표 출력값 계산부(220)는 상기 프로세스 레버값 산출부(210)로부터 제공되는 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드(항해, 해상보급) 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력을 계산한 후, 계산된 목표 출력값을 상기 레귤레이터(230)로 제공할 수 있다.
한편, 레귤레이터(230)는 상기 목표 출력값 계산부(220)로부터 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비(300)의 추진 모드(가스터빈, 추진 전동기, 디젤엔진)를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산한 후, 목표 출력값, 타기 각도 및 추진 모드 정보를 최송 속력/침로 계산부(240)로 제공할 수 있다.
그리고, 최종 속력/침로 계산부(240)는 학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산한다.
그리고, 최종 속력/침로 계산부(240)는 상기 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보를 프로세스 레버값 산출부(210)로 피드백 제공하고, 프로세스 레버값 산출부(210)는 상기 최종 속력/침로 계산부(240)로부터 제공되는 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보에 따라 추징장비(300)를 제어하기 위한 제어신호를 추진 장비(300)으로 제공할 수 있다.
따라서, 추진장비(300)는 상기 ECS(200)로부터 제공되는 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보를 이용하여 자율 운항을 수행하게 되는 것이다.
상기한 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템의 동작과 상응하는 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항방법에 대하여 첨부한 도 3을 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저 각종 센서들을 포함한 것으로, 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 획득한다(S301).
이어, 상기 S301 단계를 통해 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 프로세스 레버값을 산출한다(S302). 즉, 상기 S302 단계는, 상기 S301 단계를 통해 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력을 계산하여 목표출력을 달성하기 위한 프로세스 레버값을 산출한다.
이어, 상기 S302 단계를 통해 산출된 프로세스 레버값 즉, 시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력을 계산하여 목표출력을 달성하기 위한 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드(항해, 해상보급) 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력(속도) 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력(속도)을 계산한다(S303).
이어, 상기 S303 단계를 통해 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비(300)의 추진 모드(가스터빈, 추진 전동기, 디젤엔진)를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산한 후, 목표 출력값, 타기 각도 및 추진 모드 정보를 출력한다(S304).
이어, 학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산한다(S305).
그리고, 상기 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보를 추진 장비(300)으로 제공하고, 추진장비(300)는 상기 제공되는 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 타기 각도 정보를 이용하여 자율 운항을 수행하게 되는 것이다(S306).
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, Ruby, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
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 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 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.
100 : 탐지부
200 : ECS
210 : 프로세스 레버값 산출부
220 : 목표 출력값 계산부
230 : 레귤레이터
240 : 최종 속력/침로 계산부
300 : 추진장비

Claims (16)

  1. 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템에 있어서,
    다수의 센서를 포함하고, 다수의 센서를 이용하여 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 탐지 및 획득하는 탐지부;
    상기 획득한 장애물 정보와 해양환경 정보를 이용하여 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌 위험도에 따른 최종 목표 출력 및 타기 각도를 산출하여 자율 운항 명령신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 출력되는 자율 운항 명령 신호에 따라 자함의 자함 운항을 수행하는 추진장비를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 탐지부를 통해 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 프로세스 레버값을 산출하는 프로세스 레버값 산출부;
    상기 산출된 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력을 계산하는 목표 출력값 계산부;
    상기 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비의 추진 모드를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산하는 레귤레이터; 및
    상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산하는 최종 속력 및 침로 계산부를 포함하며,
    상기 프로세스 레버값은,
    시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함하고,
    상기 최종 속력 및 침로 계산부는,
    학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산하며,
    상기 프로세스 레버값 산출부는,
    상기 최종 속력 및 침로 계산부에서 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 레귤레이터에서 계산된 타기 각도 정보를 추진 장비로 자율 운항 제어 정보로 제공하고,
    상기 선형 특성은 자함의 저항, 선회력 중 적어도 하나를 포함하는 것인 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해양 환경 정보는, 해저지형, 항로, 수심 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함하는 것인 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레귤레이터에서 결정되는 추진 모드는, 가스터빈 모드, 추진 전동기 모드, 디젤엔진 모드 중 적어도 하나의 모드인 것인 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템.
  9. 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 방법에 있어서,
    다수의 센서를 이용하여 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경 정보를 탐지 획득하는 단계;
    상기 획득한 장애물 정보와 해양환경 정보를 이용하여 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌 위험도에 따른 최종 목표 출력 및 타기 각도를 산출하여 자율 운항 명령신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 자율 운항 명령 신호에 따라 추진장비를 통해 자함의 운항을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 자율 운항 명령신호를 생성하는 단계는,
    상기 획득한 장애물의 침로, 속력 정보와 해양환경(해저지형, 항로, 수심) 정보를 이용하여 시간 경과에 따른 프로세스 레버값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 프로세스 레버값을 이용하여 자함의 현재 운용모드 상태에 따른 회피기동을 위한 목표출력 또는 긴급기동(Slam start, Crash stop)을 위한 목표출력을 계산하는 단계;
    상기 계산된 목표 출력값에 따라 추진장비의 추진 모드를 결정하고, 자함의 타기 각도를 계산하는 단계; 및
    상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 프로세스 레버값은,
    시간 경과에 따른 장애물의 예상 위치와 자함의 침로, 속력, 충돌까지 남은 거리와 회피 침로, 자함 속력 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함하고,
    상기 최종 속력과 침로를 계산하는 단계는,
    학습 모델을 통해 자함의 선형특성(저항, 선회력) 계수값을 산출하고, 산출된 계수값을 반영하여 상기 산출된 목표 출력값 및 타기 각도를 이용하여 최종 속력과 침로를 계산하며,
    상기 계산된 최종 속력, 침로 및 추진모드 정보, 레귤레이터에서 계산된 타기 각도 정보를 추진 장비로 자율 운항 제어 정보로 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 선형 특성은, 자함의 저항, 선회력 중 적어도 하나를 포함하는 것인는 것인 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 해양 환경 정보는, 해저지형, 항로, 수심 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함하는 것인 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제9항에 있어서,
    상기 결정되는 추진 모드는, 가스터빈 모드, 추진 전동기 모드, 디젤엔진 모드 중 적어도 하나의 모드인 것인 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항방법.
KR1020210146439A 2021-10-29 2021-10-29 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법 KR102395807B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210146439A KR102395807B1 (ko) 2021-10-29 2021-10-29 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210146439A KR102395807B1 (ko) 2021-10-29 2021-10-29 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102395807B1 true KR102395807B1 (ko) 2022-05-09

Family

ID=81583131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210146439A KR102395807B1 (ko) 2021-10-29 2021-10-29 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102395807B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117970786A (zh) * 2024-04-02 2024-05-03 武汉理工大学 一种船舶自主航行决策方法、装置、船舶及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018176944A (ja) * 2017-04-11 2018-11-15 三菱重工業株式会社 運航計画装置、運航計画システム、運航計画方法、及びプログラム
KR20210046500A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 한국전자통신연구원 선박 자율 항해 장치, 방법 및 기록 매체
KR102260441B1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-03 삼성중공업 주식회사 선박의 자동운항장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018176944A (ja) * 2017-04-11 2018-11-15 三菱重工業株式会社 運航計画装置、運航計画システム、運航計画方法、及びプログラム
KR20210046500A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 한국전자통신연구원 선박 자율 항해 장치, 방법 및 기록 매체
KR102260441B1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-03 삼성중공업 주식회사 선박의 자동운항장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117970786A (zh) * 2024-04-02 2024-05-03 武汉理工大学 一种船舶自主航行决策方法、装置、船舶及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3408720B1 (en) Autonomous operation of a vessel
US11307589B2 (en) Vessel navigation system and navigation method thereof
Wilthil et al. Radar-based maritime collision avoidance using dynamic window
EP1365301B1 (en) Method and system for maneuvering a movable object
Sonnenburg et al. Modeling, identification, and control of an unmanned surface vehicle
Caccia et al. A practical approach to modeling and identification of small autonomous surface craft
US20190176945A1 (en) Acoustic Response Control System
JP2019188830A (ja) 船舶の方位制御装置および方位制御方法
US11378984B2 (en) Vessel-azimuth control apparatus and azimuth controlling method
Minne Automatic testing of maritime collision avoidance algorithms
KR102395807B1 (ko) 함정 추진제어 특성을 반영한 자율 운항 시스템 및 그 방법
CN112711195A (zh) 一种sil的船舶自动控制仿真测试平台及仿真测试方法
WO2021074483A1 (en) Computer-implemented method for optimizing marine vessel thrust allocation for plurality of thruster units
Gil et al. Semi-dynamic ship domain in the encounter situation of two vessels
JP4213518B2 (ja) 移動体の制御方法及び制御装置
US20220028278A1 (en) Route Generation Device
JP2007230455A (ja) 入港用操船支援システム
CN112533823B (zh) 评估浅水影响的方法
Tomera Path controller for ships with switching approach
Quadvlieg et al. Prediction and verification of the maneuverability of naval surface ships
KR20220132911A (ko) 기상 및 연료를 고려한 실시간 항로 변경 시스템
KR102280417B1 (ko) 자율 주행 모듈 또는 운전자의 조향 의도를 대상 차량의 조향 장치에 더 정확히 전달하기 위한 방법 및 장치
KR20220132910A (ko) 자율운항선박의 충돌회피 시스템
KR20220132912A (ko) 증강현실을 이용한 자율운항선박의 제어 시스템
CN112085969A (zh) 一种本船安全航向区间的确定方法及相关系统

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant