KR102397724B1 - Simulation apparatus of water depth sensor and method for generating simulation water depth information using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수심 계측 센서의 특성을 반영한 모의 수심정보를 제공함으로써 개발 중인 제어 시스템에 모의 수심정보를 통해 제어 시스템의 강건성을 테스트할 수 있도록 한 수심 계측 센서의 모의 장치 및 이를 이용한 모의 수심정보 생성방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수심 계측 센서의 모의 장치로서, 사용자 단말기로부터 입력된 노이즈 정보를 이용하여 시계열 노이즈를 계산하는 노이즈 계산부; 상기 사용자 단말기로부터 입력된 해상 상태 정보를 이용하여 시계열 파고를 계산하는 파고 계산부; 상기 사용자 단말기 또는 외부 모의기로부터 수심정보를 수신하는 수심정보 수신부; 및 상기 계산된 시계열 노이즈, 상기 계산된 시계열 파고 및 상기 수신된 수심정보를 더하여 모의 수심정보를 생성하는 모의 수심정보 생성부를 포함하는 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치가 제공된다.The present invention provides a simulated depth information reflecting the characteristics of a depth measurement sensor so that the control system under development can test the robustness of the control system through the simulated depth information, and a simulation device for a depth measurement sensor and a method for generating simulated depth information using the same is about
According to an embodiment of the present invention, there is provided a simulation device for a depth measurement sensor, comprising: a noise calculator configured to calculate time series noise using noise information input from a user terminal; a wave height calculator for calculating a time series wave height using the sea state information input from the user terminal; a depth information receiving unit for receiving depth information from the user terminal or an external simulator; and a simulation depth information generator configured to generate simulated depth information by adding the calculated time series noise, the calculated time series wave height, and the received depth information.

Figure R1020160018438
Figure R1020160018438

Description

수심 계측 센서의 모의 장치 및 이를 이용한 모의 수심정보 생성방법{SIMULATION APPARATUS OF WATER DEPTH SENSOR AND METHOD FOR GENERATING SIMULATION WATER DEPTH INFORMATION USING THE SAME}A simulation device of a depth measurement sensor and a method for generating simulated depth information using the same

본 발명은 수심 계측 센서의 모의 장치 및 이를 이용한 모의 수심정보 생성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수심 계측 센서의 특성을 반영한 모의 수심정보를 제공함으로써 개발 중인 제어 시스템에 모의 수심정보를 통해 제어 시스템의 강건성을 테스트할 수 있도록 한 수심 계측 센서의 모의 장치 및 이를 이용한 모의 수심정보 생성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation device for a depth measurement sensor and a method for generating simulated depth information using the same, and more particularly, to a control system under development by providing simulated depth information reflecting the characteristics of a depth measurement sensor to a control system under development through simulated depth information. It relates to a simulation device of a depth measurement sensor that can test the robustness of a water depth measurement sensor, and a method for generating simulated depth information using the same.

수중 운동체에 탑재되는 제어 시스템을 개발할 때, 실제 수중 계측 센서를 탑재하기 전에 제어 시스템의 최적화(튜닝) 및 사전 테스트를 위한 장치가 필요하다.When developing a control system mounted on an underwater vehicle, a device for optimization (tuning) and pre-testing of the control system is required before mounting the actual underwater measurement sensor.

상술된 제어 시스템이 사전에 충분히 최적화 및 테스트를 수행하지 않을 시, 탑재 이후 최적화를 위한 소요시간이 추가로 필요할 뿐만 아니라, 문제 발생시 대처하기 어려울 수 있다. 따라서 가급적 실제와 유사한 신호를 모의하여 제어 시스템을 충분히 테스트해야 한다.When the above-described control system does not sufficiently perform optimization and testing in advance, it may be difficult to cope with problems as well as additional time required for optimization after mounting. Therefore, it is necessary to sufficiently test the control system by simulating a signal that is as close to the real thing as possible.

일반적으로는 제어 시스템을 테스트하기 위해 센서 시뮬레이터를 사용하는데, 센서 시뮬레이터는 센서 신호 범위와 유사한 신호 및 시퀀스 신호를 생성하거나, 또는 복잡하게는 해석적 모델 기반의 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 신호를 모의하는 방식이다.In general, a sensor simulator is used to test the control system. The sensor simulator generates a signal and sequence signal similar to the sensor signal range, or, in a complicated way, simulates the signal using an analytical model-based simulation program. am.

그러나, 실제 수중 운동체에 부착되는 수심 계측 센서로부터 수신되는 센서 데이터는 시뮬레이터와 달리 잡음을 포함한다. 즉, 수심 계측 센서는 수심에서 유체 거동으로 인한 압력 측정 소자 자체 노이즈를 포함할 수 있고, 깊은 수심에서는 수면의 파도 영향이 적으나, 수면 근처에서 수심을 측정할 경우 파도의 영향이 센서 데이터에 반영되어 있다.However, sensor data received from a depth measurement sensor attached to an actual underwater body includes noise, unlike the simulator. That is, the water depth measurement sensor may include noise from the pressure measuring element itself due to the fluid behavior at the water depth, and the effect of waves on the water surface is small at deep water depth, but when the water depth is measured near the water surface, the effect of the waves is reflected in the sensor data has been

따라서 수심 계측 센서의 특성을 반영한 모의 장치가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a simulation device that reflects the characteristics of the depth measurement sensor.

대한민국 공개특허공보 제2003-0005795호(2003.01.23) "어군탐지기의 시뮬레이션장치 및 그 방법"Korean Patent Application Laid-Open No. 2003-0005795 (January 23, 2003) "Simulation apparatus for fish finder and method therefor"

본 발명의 목적은, 수심 계측 센서의 특성을 반영한 모의 수심정보를 제공함으로써 개발 중인 제어 시스템에 모의 수심정보를 통해 제어 시스템의 강건성을 테스트할 수 있도록 한 수심 계측 센서의 모의 장치 및 이를 이용한 모의 수심정보 생성방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a simulated depth information reflecting the characteristics of a depth measurement sensor, so that the robustness of the control system can be tested through the simulated depth information in the control system under development, and a simulation device for a depth measurement sensor using the same To provide a method for generating information.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수심 계측 센서의 모의 장치로서, 사용자 단말기로부터 입력된 노이즈 정보를 이용하여 시계열 노이즈를 계산하는 노이즈 계산부; 상기 사용자 단말기로부터 입력된 해상 상태 정보를 이용하여 시계열 파고를 계산하는 파고 계산부; 상기 사용자 단말기 또는 외부 모의기로부터 수심정보를 수신하는 수심정보 수신부; 및 상기 계산된 시계열 노이즈, 상기 계산된 시계열 파고 및 상기 수신된 수심정보를 더하여 모의 수심정보를 생성하는 모의 수심정보 생성부를 포함하는 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, there is provided a simulation device for a depth measurement sensor, comprising: a noise calculator for calculating time series noise using noise information input from a user terminal; a wave height calculator for calculating a time series wave height using the sea state information input from the user terminal; a depth information receiving unit for receiving depth information from the user terminal or an external simulator; and a simulation depth information generator configured to generate simulated depth information by adding the calculated time series noise, the calculated time series wave height, and the received depth information.

상기 모의 수심정보 생성부는 수중 운동체를 제어하는 수중 운동체 제어 시스템에 상기 모의 수심정보를 제공할 수 있다.The simulated depth information generating unit may provide the simulated depth information to the underwater movement control system for controlling the underwater movement.

상기 노이즈 계산부는 상기 사용자 단말기로부터 노이즈의 시계열 노이즈 데이터를 직접 입력받거나 또는 노이즈 특성 정보를 반영하여 시계열 노이즈를 계산할 수 있다.The noise calculator may receive time-series noise data of noise directly from the user terminal or calculate time-series noise by reflecting noise characteristic information.

상기 파고 계산부는 상기 해상 상태 정보를 이용하여 파도의 에너지 스펙트럼을 계산하고, 계산된 파도의 에너지 스펙트럼을 반영하여 계산된 파도의 진폭을 이용하여 파도의 시계열 파고를 계산할 수 있다.The wave height calculator may calculate the energy spectrum of the wave using the sea state information, and calculate the time series wave height of the wave using the amplitude of the wave calculated by reflecting the calculated energy spectrum of the wave.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수심 계측 센서의 모의 장치는 상기 모의 수심정보 생성부로부터 생성된 모의 수심정보를 수중 운동체 제어시스템에 제공하기 위해 아날로그 신호로 변환하는 신호 변환하는 신호 변환기를 더 포함할 수 있다.In addition, the simulation device of the depth measurement sensor according to an embodiment of the present invention is a signal converter that converts the signal to convert the simulated depth information generated by the simulated depth information generator into an analog signal to provide the underwater movement control system to the control system. may include

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수심 계측 센서의 모의 장치를 이용한 모의 수심정보 생성방법으로서, 사용자 단말기로부터 입력된 노이즈 정보를 이용하여 시계열 노이즈를 계산하는 단계; 상기 사용자 단말기로부터 입력된 해상 상태 정보를 이용하여 시계열 파고를 계산하는 단계; 상기 사용자 단말기 또는 외부 모의기로부터 수심정보를 수신하는 단계; 및 상기 계산된 시계열 노이즈, 상기 계산된 시계열 파고 및 상기 수신된 수심정보를 더하여 모의 수심정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모의 수심정보 생성방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for generating simulated depth information using a simulation device of a depth measurement sensor, the method comprising: calculating time series noise using noise information input from a user terminal; calculating a time series wave height using the sea state information input from the user terminal; Receiving depth information from the user terminal or an external simulator; and generating simulated depth information by adding the calculated time series noise, the calculated time series wave height, and the received depth information.

상기 시계열 노이즈를 계산하는 단계는 상기 사용자 단말기로부터 노이즈의 시계열 노이즈 데이터를 직접 입력받거나 또는 노이즈 특성 정보를 반영하여 시계열 노이즈를 계산할 수 있다.The calculating of the time series noise may include calculating time series noise by directly receiving time series noise data of noise from the user terminal or by reflecting noise characteristic information.

상기 시계열 파고를 계산하는 단계는 상기 해상 상태 정보를 이용하여 파도의 에너지 스펙트럼을 계산하고, 계산된 파도의 에너지 스펙트럼을 반영하여 계산된 파도의 진폭을 이용하여 파도의 시계열 파고를 계산할 수 있다.The calculating of the time series wave height may include calculating the energy spectrum of the wave using the sea state information, and calculating the time series wave height of the wave using the amplitude of the calculated wave by reflecting the calculated energy spectrum of the wave.

본 발명의 실시예에 따르면 수심 계측 센서의 특성을 반영한 모의 수심정보를 제공함으로써 개발 중인 제어시스템에 수심 계측 센서의 탑재 전에 제어 시스템의 강건성을 테스트할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by providing simulated depth information reflecting the characteristics of the depth measurement sensor, it is possible to test the robustness of the control system before mounting the depth measurement sensor in the control system under development.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수심 계측 센서의 모의 장치를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 2는 도 1에 도시된 수심 계측 센서의 모의 장치를 이용한 모의 수심정보 생성방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.1 is a view for explaining a simulation device of a water depth measurement sensor according to an embodiment of the present invention, and
FIG. 2 is an operation flowchart for explaining a method of generating simulated depth information using the simulation device of the depth measurement sensor shown in FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수심 계측 센서의 모의 장치를 설명하기 위한 블록도를 도시하고 있다.1 is a block diagram illustrating a simulation device of a depth measurement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 수심 계측 센서의 모의 장치(1)는 크게 사용자 단말기(10) 및 센서 데이터 생성기(30)를 포함하여 구성된다. 또한, 수심 계측 센서의 모의 장치(1)는 수심 정보를 모의하는 수중 운동체 거동 해석 모의기(20)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a simulation device 1 of a depth measurement sensor according to an embodiment of the present invention is largely configured to include a user terminal 10 and a sensor data generator 30 . In addition, the simulation device 1 of the water depth measurement sensor may further include an underwater movement behavior analysis simulator 20 for simulating water depth information.

상술된 수심 계측 장치의 모의 장치(1)는 센서 데이터 생성기(30)에 의해 생성된 모의 수심정보를 개발 중인 장비, 즉 수중 운동체 제어 시스템(50)에 제공한다. 수심 계측 센서의 모의 장치(1)와 수중 운동체 제어 시스템(50) 사이에는 디지털 신호인 모의 수심 정보를 아날로그 신호로 변환하는 신호 변환기(40)가 설치된다. 신호 변환기(40)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 기능 외에도 수중 운동체 제어 시스템(50)과 수심 계측 센서의 모의 장치(1)간의 동기화시킬 수 있다.The simulation device 1 of the above-described water depth measurement device provides the simulated depth information generated by the sensor data generator 30 to the equipment under development, that is, the underwater body control system 50 . A signal converter 40 for converting simulated depth information, which is a digital signal, into an analog signal is installed between the simulation device 1 of the depth measurement sensor and the underwater movement control system 50 . In addition to the function of converting a digital signal into an analog signal, the signal converter 40 may synchronize the underwater vehicle control system 50 and the simulation device 1 of the depth measurement sensor.

상술된 사용자 단말기(10)는 노이즈 정보, 해상 상태 정보(Hs, Tp)를 입력한다. 노이즈 정보는 노이즈 특정치이거나 사용자가 입력한 노이즈의 시계열 데이터일 수 있고, 해상 상태 정보 중 Hs는 파고이고, Tp는 파고의 피크주기이다.The above-described user terminal 10 inputs noise information and resolution state information (Hs, Tp). The noise information may be a specific noise value or time series data of noise input by a user. Among the resolution state information, Hs is the wave height, and Tp is the peak period of the wave height.

센서 데이터 생성기(30)는 사용자 단말기(10)로부터 입력된 노이즈 정보 및 해상 상태 정보를 기반으로 시계열 노이즈와 시계열 파고를 각각 계산하고, 계산된 시계열 노이즈, 시계열 파고 및 사용자 단말기(10) 또는 수중 운동체 거동 해석 모의기(20)로부터 수신된 수심정보를 합하여 모의 수심정보를 생성한다.The sensor data generator 30 calculates time series noise and time series wave height, respectively, based on the noise information and the sea state information input from the user terminal 10, and calculates the time series noise, the time series wave height and the user terminal 10 or an underwater body. The simulated depth information is generated by adding the depth information received from the behavior analysis simulator 20 .

이러한 센서 데이터 생성기(30)는 생성된 모의 수심정보를 상술된 신호 변환기(40)를 거쳐 수중 운동체 제어 시스템(50)에 전송되도록 한다.The sensor data generator 30 transmits the generated simulated depth information to the underwater body control system 50 through the signal converter 40 described above.

상술된 센서 데이터 생성기(30)는 노이즈 계산부(31), 파고 계산부(32), 수심정보 수신부(33) 및 모의 수심정보 생성부(34)를 포함하여 구성된다.The sensor data generator 30 described above is configured to include a noise calculator 31 , a wave height calculator 32 , a depth information receiver 33 , and a simulated depth information generator 34 .

노이즈 계산부(31)는 사용자 단말기(10)에 의해 입력받은 노이즈의 시계열 데이터를 그대로 사용하거나, 사용자 단말기(10)에 의해 입력받은 노이즈 특성정보를 노이즈 분포함수에 대입시켜 시계열 노이즈를 계산한다. 가우시안(Gaussian) 분포를 가지는 노이즈의 경우 노이즈의 분포함수는 하기의 수학식 1과 같다.The noise calculator 31 calculates the time series noise by either using the time series data of the noise input by the user terminal 10 as it is, or by substituting the noise characteristic information received by the user terminal 10 into the noise distribution function. In the case of noise having a Gaussian distribution, the distribution function of the noise is expressed by Equation 1 below.

Figure 112016015726046-pat00001
Figure 112016015726046-pat00001

여기서, P(y)는 변수(y)의 확률분포함수이고,

Figure 112016015726046-pat00002
는 확률분포함수의 평균값이고,
Figure 112016015726046-pat00003
는 확률분포함수의 편차이다.Here, P(y) is the probability distribution function of the variable (y),
Figure 112016015726046-pat00002
is the average value of the probability distribution function,
Figure 112016015726046-pat00003
is the deviation of the probability distribution function.

가우시안(Gaussian) 분포를 가지는 시계열 값(노이즈)를 생성할 수 있는 난수 발생기{예를 들면, matlab의 rand()함수, wgn()함수 등}를 사용하면 시계열 노이즈 생성이 가능하다.Time series noise can be generated by using a random number generator (eg, matlab's rand() function, wgn() function, etc.) that can generate a time series value (noise) having a Gaussian distribution.

노이즈의 시계열 데이터는 아래의 표 1과 같이 정해질 수 있다. 아래의 표1은 예시일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Time series data of noise may be determined as shown in Table 1 below. Table 1 below is only an example, and the present invention is not limited thereto.

timetime datadata 0.000.00 0.590.59 0.010.01 -2.94-2.94 0.020.02 2.482.48 0.030.03 -2.76-2.76 0.040.04 -2.05-2.05 0.050.05 1.891.89 0.060.06 1.721.72

파고 계산부(32)는 사용자 단말기(10)로부터 입력된 해상 상태 정보(파고 및 파고의 피크주기)를 이용하여 시계열 파고를 계산한다. 시계열 파고는 여러 규칙파(regular wave)(진폭과 주기가 일정한 함수 형태)의 조합으로, 파고(불규칙적인 형태의 파고)는 하기의 수학식 2를 통해 계산된다.The wave height calculator 32 calculates a time series wave height using the sea state information (wave height and peak period of the wave height) input from the user terminal 10 . The time series wave height is a combination of several regular waves (a function form with constant amplitude and period), and the wave height (irregular form wave height) is calculated through Equation 2 below.

Figure 112016015726046-pat00004
Figure 112016015726046-pat00004

여기서,

Figure 112016015726046-pat00005
는 불규칙적인 형태의 파고이고, k는 규칙파의 개수이고,
Figure 112016015726046-pat00006
는 k번째 규칙파로, 공간을 나타내는 변수(x, y)와 시간(t)의 함수이고,
Figure 112016015726046-pat00007
는 k번째 규칙파의 진폭이고,
Figure 112016015726046-pat00008
는 k번째 규칙파의 각주파수(angular frequency)이며,
Figure 112016015726046-pat00009
는 k번째 규칙파의 위상(phase)이다.here,
Figure 112016015726046-pat00005
is the wave height of irregular shape, k is the number of regular waves,
Figure 112016015726046-pat00006
is the k-th regular wave, which is a function of space variables (x, y) and time (t),
Figure 112016015726046-pat00007
is the amplitude of the kth regular wave,
Figure 112016015726046-pat00008
is the angular frequency of the k-th regular wave,
Figure 112016015726046-pat00009
is the phase of the k-th regular wave.

파고 계산부(32)는 규칙파(regular wave)를 구하면, 이들의 총합을 통해 시계열 파고를 계산할 수 있다.When the wave height calculation unit 32 obtains a regular wave, it can calculate the time series wave height through the sum of these waves.

규칙파를 구하는 방법은 규칙파의 각 주파수를 정의하고, 파도의 에너지 스펙트럼을 통해 각 주파수(

Figure 112016015726046-pat00010
)에 해당하는 진폭(
Figure 112016015726046-pat00011
)을 계산한다.The method of obtaining the regular wave is to define each frequency of the regular wave, and through the energy spectrum of the wave, each frequency (
Figure 112016015726046-pat00010
) corresponding to the amplitude (
Figure 112016015726046-pat00011
) is calculated.

예를 들어 각 주파수를 0.1~5 rad/sec 범위 안에서 49개의 component로 분해한다고 했을 때 각 주파수는 0.1, 0.2, ....,4.9, 5.0으로 정해진다.For example, when each frequency is decomposed into 49 components within the range of 0.1 to 5 rad/sec, each frequency is determined as 0.1, 0.2, ...., 4.9, 5.0.

파고 계산부(32)는 파도의 에너지 스펙트럼(energy spectrum)을 이용하여 각 주파수(

Figure 112016015726046-pat00012
)에 해당하는 진폭(
Figure 112016015726046-pat00013
)을 하기의 수학식 3에 대입시켜 계산한다.The wave height calculation unit 32 uses each frequency (energy spectrum) of the wave (
Figure 112016015726046-pat00012
) corresponding to the amplitude (
Figure 112016015726046-pat00013
) is calculated by substituting Equation 3 below.

Figure 112016015726046-pat00014
Figure 112016015726046-pat00014

예를 들어

Figure 112016015726046-pat00015
이 0.3이고,
Figure 112016015726046-pat00016
이 0.1이라고 했을 때
Figure 112016015726046-pat00017
이다.for example
Figure 112016015726046-pat00015
is 0.3,
Figure 112016015726046-pat00016
When this is 0.1
Figure 112016015726046-pat00017
am.

여기서,

Figure 112016015726046-pat00018
는 파도의 에너지 스펙트럼 함수인 하기의 수학식 4에 의해 계산된다.here,
Figure 112016015726046-pat00018
is calculated by Equation 4 below, which is a function of the energy spectrum of the wave.

Figure 112016015726046-pat00019
Figure 112016015726046-pat00019

여기서,

Figure 112016015726046-pat00020
,
Figure 112016015726046-pat00021
이고,
Figure 112016015726046-pat00022
는 파도의 에너지로 각 주파수의 함수 형태이고, A, B는 계수로 파고(Hs)와, 파고의 피크주기(Tp)의 함수형태이다.here,
Figure 112016015726046-pat00020
,
Figure 112016015726046-pat00021
ego,
Figure 112016015726046-pat00022
is the energy of the wave and is a function of each frequency, and A and B are coefficients, which are the wave height (Hs) and the peak period (Tp) of the wave height.

수심정보 수신부(33)는 사용자 단말기(10) 또는 수중 운동체 거동 해석 모의기(20)로부터 입력된 수심정보, 즉 외부 수심정보를 수신한다.The depth information receiving unit 33 receives the depth information input from the user terminal 10 or the underwater movement behavior analysis simulator 20, that is, external depth information.

모의 수심정보 생성부(34)는 노이즈 계산부(31)에 의해 계산된 시계열 노이즈, 파고 계산부(32)에 의해 계산된 시계열 파고 및 수심정보 수신부(33)에 의해 수신된 수심정보를 합하여 디지털 형태의 모의 수심정보를 생성한다. The simulated depth information generating unit 34 adds the time series noise calculated by the noise calculation unit 31, the time series wave height calculated by the wave height calculation unit 32, and the depth information received by the depth information receiving unit 33 to digital Generates simulated depth information in the form of

수심 계측 센서의 특성상 수심에서 유체 거동으로 인한 압력 측정 소자 자체 노이즈를 포함하는 점과 깊은 수심에서 수면의 파도 영향이 적으나 수면 근처에서 수심을 측정할 경우 파도의 영향이 반영되는 점을 고려하여 상술된 바와 같이 계산된 시계열 노이즈 및 시계열 파고가 반영된 모의 수심정보를 생성할 수 있어, 개발중인 장비를 테스트할 때 보다 상세한 테스트를 가능하게 한다.Due to the nature of the depth measurement sensor, it is detailed in consideration of the fact that the pressure measuring element itself contains noise due to the movement of the fluid at the water depth, and that the effect of waves on the water surface is small at deep water, but the effect of waves is reflected when measuring the water depth near the surface of the water. As described above, it is possible to generate simulated depth information reflecting the calculated time series noise and time series wave height, enabling more detailed testing when testing equipment under development.

모의 수심정보 생성부(34)는 생성된 디지털 신호인 모의 수심정보를 신호 변환기(40)를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 모의 수심정보를 수중 운동체 제어 시스템(50)에 전송한다.The simulated depth information generating unit 34 transmits the simulated depth information converted into an analog signal through the signal converter 40 to the underwater body control system 50 through the generated digital signal, the simulated depth information.

수중 운동체 제어 시스템(50)은 신호 변환기(40)를 거쳐 수신된 모의 수심정보에 따라 생성된 제어명령을 인가한다.The underwater movement control system 50 applies a control command generated according to the simulated depth information received through the signal converter 40 .

이와 같은 구성을 갖는 수심 계측 센서의 모의 장치를 이용한 모의 수심정보 생성방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of generating simulated depth information using a simulation device of a depth measurement sensor having such a configuration will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수심 계측 센서의 모의 장치를 이용한 모의 수심정보 생성방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.2 is a flowchart illustrating an operation method for generating simulated depth information using a simulation device of a depth measurement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 수심 계측 센서의 모의 장치(1)에 포함된 센서 데이터 생성기(30)는 사용자 단말기(10)로부터 노이즈 정보 및 해상 상태 정보를 수신한다(S11).Referring to FIG. 2 , the sensor data generator 30 included in the simulation device 1 of the depth measurement sensor receives noise information and sea state information from the user terminal 10 ( S11 ).

센서 데이터 생성기(30)는 사용자 단말기(10)로부터 입력된 노이즈 정보를 이용하여 시계열 노이즈를 계산한다(S13). 시계열 노이즈는 상술된 바와 같이 사용자에 의해 입력된 노이즈의 시계열 데이터를 그대로 사용하거나, 또는 노이즈 특성정보로 상술된 수학식 1을 통해 계산된다.The sensor data generator 30 calculates time-series noise by using the noise information input from the user terminal 10 (S13). The time-series noise is calculated by using the time-series data of the noise input by the user as it is, as described above, or through Equation 1 described above as noise characteristic information.

또한, 센서 데이터 생성기(30)는 사용자 단말기(10)로부터 입력된 해상 상태 정보를 상술된 수학식 2 내지 수학식 4에 대입시켜 시계열 파고를 계산한다(S15).In addition, the sensor data generator 30 calculates the time series wave height by substituting the sea state information input from the user terminal 10 into Equations 2 to 4 described above (S15).

상술된 S13 단계 및 S15 단계는 후술하는 S17 단계 이전에 시계열 노이즈를 계산하거나 시계열 파고를 계산하면 구현 가능하므로, 그 순서가 본 발명을 제한하지는 않는다.Steps S13 and S15 described above can be implemented by calculating the time series noise or calculating the time series wave height before step S17 to be described later, so the order does not limit the present invention.

또한, 센서 데이터 생성기(30)는 사용자 단말기(10) 또는 수중 운동체 거동 해석 모의기(20)로부터 외부 수심정보를 수신한다(S17).In addition, the sensor data generator 30 receives external depth information from the user terminal 10 or the underwater movement behavior analysis simulator 20 (S17).

이후, 센서 데이터 생성기(30)는 상술된 S13 단계에서 계산된 시계열 노이즈, 상술된 S15 단계에서 계산된 시계열 파고 및 상술된 S17 단계에서 수신된 외부 수심정보를 합하여 모의 수심정보를 생성한다(S19). 이때 생성된 모의 수심정보는 수심 계측 센서에 의해 센싱된 센서신호와 동일한 형태이다.Then, the sensor data generator 30 generates simulated depth information by adding the time series noise calculated in step S13 described above, the time series wave height calculated in step S15 described above, and the external depth information received in step S17 described above (S19) . At this time, the generated simulated depth information has the same form as the sensor signal sensed by the depth measurement sensor.

센서 데이터 생성기(30)는 생성된 모의 수심정보를 신호 변환기(40)를 거쳐 수중 운동체 제어 시스템(50)에 인가되도록 한다(S21). 이에 따라 실제 수중 운동체가 운용되는 환경정보를 입력하여 보다 실제와 유사한 수심 계측 센서의 모의 장치를 구성할 수 있다. 수중 운동체 제어 시스템(50) 최적화 및 테스트 수행시 사전에 충분한 테스트를 통해 실제 수중 운동체 제어 시스템(50)의 탑재전 리스크를 최소화할 수 있다.The sensor data generator 30 applies the generated simulated depth information to the underwater body control system 50 through the signal converter 40 (S21). Accordingly, it is possible to configure a simulation device of the depth measurement sensor more similar to the actual by inputting environmental information in which the actual underwater movement body is operated. When the underwater vehicle control system 50 is optimized and tested, it is possible to minimize the risk before the actual underwater vehicle control system 50 is mounted through sufficient testing in advance.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

1 : 수심 계측 센서의 모의 장치
10 : 사용자 단말기 20 : 수중 운동체 거동 해석 모의기
30 : 센서 데이터 생성기 31 : 시계열 노이즈 계산부
32 : 시계열 파고 계산부 33 : 수심정보 수신부
34 : 모의 수심정보 생성부 40 : 신호 변환기
50 : 수중 운동체 제어 시스템1: Simulator of depth measurement sensor
10: user terminal 20: underwater movement behavior analysis simulator
30: sensor data generator 31: time series noise calculator
32: time series wave height calculation unit 33: depth information receiving unit
34: simulated depth information generating unit 40: signal converter
50: underwater movement control system

Claims (8)

수심 계측 센서의 모의 장치로서,
사용자 단말기로부터 입력된 노이즈 정보를 이용하여 시계열 노이즈를 계산하는 노이즈 계산부;
상기 사용자 단말기로부터 입력된 해상 상태 정보를 이용하여 시계열 파고를 계산하는 파고 계산부;
상기 사용자 단말기 또는 외부 모의기로부터 수심정보를 수신하는 수심정보 수신부; 및
상기 계산된 시계열 노이즈, 상기 계산된 시계열 파고 및 상기 수신된 수심정보를 더하여 모의 수심정보를 생성하는 모의 수심정보 생성부를 포함하는 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치.A simulation device for a depth measurement sensor, comprising:
a noise calculator for calculating time series noise using noise information input from the user terminal;
a wave height calculator for calculating a time series wave height using the sea state information input from the user terminal;
a depth information receiving unit for receiving depth information from the user terminal or an external simulator; and
and a simulation depth information generator configured to generate simulated depth information by adding the calculated time series noise, the calculated time series wave height, and the received depth information. 청구항 1에 있어서,
상기 모의 수심정보 생성부는 수중 운동체를 제어하는 수중 운동체 제어 시스템에 상기 모의 수심정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치.The method according to claim 1,
The simulation depth measurement sensor simulation device, characterized in that the simulated depth information generating unit provides the simulated depth information to the underwater movement control system for controlling the underwater movement body. 청구항 1에 있어서,
상기 노이즈 계산부는 상기 사용자 단말기로부터 노이즈의 시계열 노이즈 데이터를 직접 입력받거나 또는 노이즈 특성 정보를 반영하여 시계열 노이즈를 계산하는 것을 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치.The method according to claim 1,
The noise calculation unit directly receives time-series noise data of noise from the user terminal or by reflecting noise characteristic information to calculate the time-series noise. 청구항 1에 있어서,
상기 파고 계산부는 상기 해상 상태 정보를 이용하여 파도의 에너지 스펙트럼을 계산하고, 계산된 파도의 에너지 스펙트럼을 반영하여 계산된 파도의 진폭을 이용하여 파도의 시계열 파고를 계산하는 것을 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치.The method according to claim 1,
The wave height calculator calculates the energy spectrum of the wave by using the sea state information, and calculates the time series wave height of the wave using the amplitude of the calculated wave by reflecting the calculated energy spectrum of the wave depth measurement sensor 's simulator. 청구항 1에 있어서,
상기 모의 수심정보 생성부로부터 생성된 모의 수심정보를 수중 운동체 제어시스템에 제공하기 위해 아날로그 신호로 변환하는 신호 변환하는 신호 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수심 계측 센서의 모의 장치.The method according to claim 1,
The simulation device of the depth measurement sensor, characterized in that it further comprises a signal converter that converts the simulated depth information generated by the simulated depth information generating unit into an analog signal in order to provide it to the underwater movement control system. 수심 계측 센서의 모의 장치를 이용한 모의 수심정보 생성방법으로서,
사용자 단말기로부터 입력된 노이즈 정보를 이용하여 시계열 노이즈를 계산하는 단계;
상기 사용자 단말기로부터 입력된 해상 상태 정보를 이용하여 시계열 파고를 계산하는 단계;
상기 사용자 단말기 또는 외부 모의기로부터 수심정보를 수신하는 단계; 및
상기 계산된 시계열 노이즈, 상기 계산된 시계열 파고 및 상기 수신된 수심정보를 더하여 모의 수심정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모의 수심정보 생성방법.A method for generating simulated depth information using a simulation device of a depth measurement sensor, comprising:
calculating time series noise using noise information input from a user terminal;
calculating a time series wave height using the sea state information input from the user terminal;
Receiving depth information from the user terminal or an external simulator; and
and generating simulated depth information by adding the calculated time series noise, the calculated time series wave height, and the received depth information. 청구항 6에 있어서,
상기 시계열 노이즈를 계산하는 단계는 상기 사용자 단말기로부터 노이즈의 시계열 노이즈 데이터를 직접 입력받거나 또는 노이즈 특성 정보를 반영하여 시계열 노이즈를 계산하는 것을 특징으로 하는 모의 수심정보 생성방법.7. The method of claim 6,
The calculating of the time-series noise comprises directly receiving time-series noise data of the noise from the user terminal or calculating the time-series noise by reflecting noise characteristic information. 청구항 6에 있어서,
상기 시계열 파고를 계산하는 단계는 상기 해상 상태 정보를 이용하여 파도의 에너지 스펙트럼을 계산하고, 계산된 파도의 에너지 스펙트럼을 반영하여 계산된 파도의 진폭을 이용하여 파도의 시계열 파고를 계산하는 것을 특징으로 하는 모의 수심정보 생성방법.7. The method of claim 6,
The step of calculating the time series wave height is characterized in that the energy spectrum of the wave is calculated using the sea state information, and the time series wave height of the wave is calculated using the amplitude of the wave calculated by reflecting the calculated energy spectrum of the wave. A method of generating simulated depth information.
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