KR102415482B1 - 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정 - Google Patents

위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정 Download PDF

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이한솔
김호성
이필엽
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한화시스템 주식회사
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Abstract

위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정이 개시된다. 상기 무인 잠수정의 운동 가속도를 측정하는 IMU(inertial measurement unit); 상기 IMU에서 측정된 운동 가속도를 이용하여 수중 위치를 추적하는 위치추적 수중통신장비; 상기 위치추적 수중통신장비가 수중 위치를 추적할 수 있도록 하기 위한 상기 무인 잠수정의 도플러 속도를 측정하는 DVL(Doppler velocity log); 상기 위치추적 수중통신장비가 수중 위치를 추적할 수 있도록 하기 위한 GPS 신호를 수신하는 GPS(global positioning system) 모듈; 상기 위치추적 수중통신장비가 수중 위치를 추적할 수 있도록 하기 위한 지자기 방위를 측정하는 디지털 컴퍼스(digital compass) 모듈을 구성한다. 상술한 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정에 의하면, 수중 통신 모듈이 고장나 통신이 안되더라도 별도의 수중 위치 추적 통신 모듈을 수중 위치를 실시간으로 함정이나 지상 운용 통제소로 송신하도록 구성됨으로써, 무인 잠수정의 파손이나 유실 시 회수할 수 있게 하는 효과가 있다.

Description

위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정{UNMANNED UNDERWATER VEHICLE WITH LOCATION TRACKING AND LOSS PREVENTION}
본 발명은 무인 잠수정에 관한 것으로서, 구체적으로는 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정에 관한 것이다.
무인 잠수정은 수중 운항 중에 수중에서의 위치 확인을 위하여 수중 항법과 수중 통신을 통해 위치를 확인하고 있다. 그러나, 무인 잠수정이 장애물에 충돌되어 파손되거나 전력이 부족하여 수중 항법이나 수중 통신이 불가한 경우에는 유실되어 그 위치를 파악할 수 없게 되는 문제점이 있다.
무인 잠수정의 유실은 군 전력의 손실을 가져오게 되며, 적에게 포획되는 경우에도 군 기술의 유출 위험이 있다.
수중에서의 위치를 함정이나 지상 운용 통제소에서도 정확하게 파악할 필요가 있고, 유실 지점에서도 무인 잠수정을 쉽게 찾을 수 있는 방안이 필요하다.
등록특허공보 10-1307454 등록특허공보 10-1290083
본 발명의 목적은 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정은, 상기 무인 잠수정의 운동 가속도를 측정하는 IMU(inertial measurement unit); 상기 IMU에서 측정된 운동 가속도를 이용하여 수중 위치를 추적하는 위치추적 수중통신장비를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 위치추적 수중통신장비가 수중 위치를 추적할 수 있도록 하기 위한 상기 무인 잠수정의 도플러 속도를 측정하는 DVL(Doppler velocity log)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 위치추적 수중통신장비가 수중 위치를 추적할 수 있도록 하기 위한 GPS 신호를 수신하는 GPS(global positioning system) 모듈; 상기 위치추적 수중통신장비가 수중 위치를 추적할 수 있도록 하기 위한 지자기 방위를 측정하는 디지털 컴퍼스(digital compass) 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정에 의하면, 수중 통신 모듈이 고장나 통신이 안되더라도 별도의 수중 위치 추적 통신 모듈을 수중 위치를 실시간으로 함정이나 지상 운용 통제소로 송신하도록 구성됨으로써, 무인 잠수정의 파손이나 유실 시 회수할 수 있게 하는 효과가 있다.
특히, 전원이 부족할 때 비상 전원을 이용하여 비상 위치 발생 모듈이 비상 위치 정보를 주기적으로 함정이나 지상 운용 통제소로 송신하도록 구성됨으로써, 전원 소진에 의해 온전한 상태의 무인 잠수정이 유실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 비상 전원을 이용하여 점멸등을 점멸시킴으로써, 무인 잠수정의 복귀 시 또는 유실 시에 회수 작업을 용이하게 하는 효과가 있다.
특히, 적진에서 유실되는 경우 전원이 완전히 소진될 즈음에 자폭 수행을 하도록 유도하여 적에게 군 기술이 유출되는 것을 방지하고 적에게 타격을 입힐 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추적 수중통신장비, 비상 위치 발생 모듈, 점멸등의 예시 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 점멸등이 점등된 상태를 나타내는 예시 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정의 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추적 수중통신장비, 비상 위치 발생 모듈, 점멸등의 예시 사진이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 점멸등이 점등된 상태를 나타내는 예시 사진이다.
도 1을 참조하면, 무인 잠수정(100)의 상단에 장착된 위치추적 수중통신장비(106)와 비상 위치 발생 모듈(110), 점멸등(111)을 예시하고 있다. 그리고 도 2는 점멸등(111)이 복귀 지점이나 유실 지점에서 점멸 동작을 하는 것을 나타내고 있다. 회수 작업자는 점멸등(111)을 보고 쉽게 무인 잠수정(100)을 찾아낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정(100)은 GPS 모듈(101), 디지털 컴퍼스 모듈(102), IMU(103), DVL(104), 전원(105), 위치추적 수중통신장비(106), 임무 수행 제어 모듈(107), 복귀점 도달 확인 모듈(108), 비상 전원(109), 비상 위치 발생 모듈(110), 점멸등(111), 자폭 수행 모듈(112), 정상 동작 확인 모듈(113), 제어 모듈(114)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
GPS 모듈(101)은 GPS 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 주로 수상에서 수신할 수 있다.
디지털 컴퍼스 모듈(102)은 지자기 방위를 측정하도록 구성될 수 있다. . 주로 수상에서 수신할 수 있다.
IMU(103)는 무인 잠수정(100)의 운동 가속도를 측정하도록 구성될 수 있다.
DVL(104)은 무인 잠수정(100)의 도플러 속도를 측정하도록 구성될 수 있다.
IMU(103) 및 DVL(104)은 GPS 신호 및 지자기 방위에 의해 산출되는 수상 위치 정보를 기반으로 수중 운항 시의 무인 잠수정(100)의 이동 경로를 산출하는 데 이용될 수 있다.
전원(105)은 무인 잠수정(100)의 동작 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
위치추적 수중통신장비(106)는 전원(105)으로부터 동작 전력을 공급받도록 구성될 수 있다.
위치추적 수중통신장비(106)는 수중 통신 모듈(106a) 및 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)을 포함하도록 구성될 수 있다.
수중 통신 모듈(106a)은 함정(10) 또는 지상 운용 통제소(10)와 수중 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
수중 위치 추적 통신 모듈(106b)은 무인 잠수정(100)의 수중 위치를 추적하여 함정(10) 또는 지상 운용 통제소(10)로 송신하도록 구성될 수 있다.
수중 위치 추적 통신 모듈(106b)은 GPS 모듈(101)에서 수신된 GPS 신호 및 디지털 컴퍼스 모듈(102)에서 측정된 지자기 방위를 기반으로 수중 운항 시 IMU(103)에서 측정된 운동 가속도 및 DVL(104)에서 측정된 도플러 가속도를 이용하여 무인 잠수정(100)의 수중 위치를 추적하도록 구성될 수 있다.
그리고 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)은 추적한 그 수중 위치를 수중 통신 모듈(106a)을 거치지 않고 직접 함정(10) 또는 지상 운용 통제소(10)로 송신할 수 있다.
임무 수행 제어 모듈(107)은 무인 잠수정(100)의 임무 수행을 제어하도록 구성될 수 있다.
복귀점 도달 확인 모듈(108)은 임무 수행 제어 모듈(107)의 임무 수행 제어에 따른 복귀점 도달 여부를 GPS 모듈(101) 및 디지털 컴퍼스 모듈(102)을 이용하여 확인하도록 구성될 수 있다.
비상 전원(109)은 무인 잠수정(100)의 비상 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 평상 시에는 비상 전원을 켜지 않고, 비상 상황에서 제어 모듈(114)의 제어에 의해 켜질 수 있다.
비상 위치 발생 모듈(110)은 비상 전원(109)으로부터 비상 전력을 공급받아 무인 잠수정(100)의 비상 위치 정보를 발생시켜 함정(10) 또는 지상 운용 통제소(10)로 송신하도록 구성될 수 있다.
수중 위치 추적 통신 모듈(106b)이 전원(105)으로부터 동작 전력을 공급받는데, 전원(105)이 거의 소진된 경우에는 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)도 동작을 할 수 없다. 이러한 경우, 비상 전원(109)에 의해 동작하는 비상 위치 발생 모듈(110)이 제어 모듈(114)의 제어 하에 비상 위치를 송신할 수 있다.
점멸등(111)은 복귀점 도달 확인 모듈(108)이 복귀점에 도달한 것을 확인하는 경우, 비상 전원(109)으로부터 비상 전력을 공급받아 점멸 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 비상 위치 발생 모듈(110)이 비상 위치를 발생시키면 점멸등(111)을 턴온(turn-on)하여 위치를 노출시킬 수 있다.
자폭 수행 모듈(112)은 무인 잠수정(100)이 자폭을 수행하도록 구성될 수 있다.
정상 동작 확인 모듈(113)은 비상 전원(109)으로부터 비상 전력을 공급받아 수중 통신 모듈(106a) 및 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)의 정상 동작 여부를 주기적으로 확인하도록 구성될 수 있다.
정상 동작 확인 모듈(113)은 주기적으로 정상 동적 여부 확인 신호를 수중 통신 모듈(106a)과 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)로 입력하고, 그에 따른 반응 신호를 수신하여 각 구성의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 반응 신호가 오지 않는 경우 전원 공급이 원활하지 않거나 고장이 난 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 정상 동작 확인 모듈(113)은 비상 전원(109)으로부터 비상 전력을 공급받도록 구성되는 것이 바람직하다. 전원(105)이 소진된 경우에는 정상 동작 여부를 확인하기 어렵기 때문이다.
제어 모듈(114)은 비상 전원(109)으로부터 비상 전력을 공급받도록 구성될 수 있다.
정상 동작 확인 모듈(113)로부터 수중 통신 모듈(106a) 또는 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)이 정상 동작이 아니라는 판단이 있는 경우, 제어 모듈(114)의 비상 제어 프로세스가 진행될 수 있다.
먼저 정상 동작 확인 모듈(113)의 확인 결과 수중 통신 모듈(106a)이 정상 동작하지 않는 경우, 제어 모듈(114)은 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)이 무인 잠수정(100)의 수중 위치 추적 정보를 생성하여 함정(10) 또는 지상 운용 통제소(10)로 송신하도록 제어할 수 있다.
그리고 정상 동작 확인 모듈(113)의 확인 결과 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)이 정상 동작하지 않는 경우, 제어 모듈(114)은 비상 위치 발생 모듈(110)이 비상 위치 정보를 발생시켜 함정(10) 또는 지상 운용 통제소(10)로 송신하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어 모듈(114)은 소나(sonar)(미도시)에 의해 안전한 해저 평면에 안착하도록 추진기(미도시), 방향타(미도시) 등을 제어하고, 안전한 위치에서 비상 위치를 발생시키도록 제어할 수 있다.
그리고 정상 동작 확인 모듈(113)의 확인 결과 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)이 정상 동작하지 않는 경우, 제어 모듈(114)은 점멸등(111)이 점멸 동작을 수행하도록 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 제어 모듈(114)은 비상 전원(109)의 잔여 전력을 실시간 모니터링하고, 수중 위치 추적 통신 모듈(106b)에 의해 추적된 무인 잠수정(100)의 수중 위치가 적진 내부인지 판단할 수 있다.
이때, 잔여 전력이 소정 기준치 이하이고 수중 위치가 적진 내부이면, 제어 모듈(114)은 자폭 수행 모듈(112)이 즉시 자폭을 수행하도록 자동 제어할 수 있다. 필요에 따라 무인 잠수정(100)의 기술 유출을 방지하는 데 활용할 수 있고, 적에 피해를 가할 수 있다.
다른 한편, 제어 모듈(114)은 IMU(103)에 의해 감지되는 운동 가속도가 충격에 의해 발생되는 것인지 판단할 수 있다. 소정 기준치 이상의 운동 가속도 변화가 있는 경우, 제어 모듈(114)은 충돌이 발생한 것으로 유추할 수 있고, 비상 위치 발생 모듈(110)을 즉시 동작시킬 수 있다. 이때, 비상 위치 발생 모듈(110)은 충돌이 발생했음을 알리는 코드를 삽입하여 충돌 신호를 발생하여 송신할 수 있다.
함정(10)이나 지상 운용 통제소(10)는 충돌 여부를 즉시 알 수 있고, 충돌 지점도 알 수 있다. 무인 잠수정(100)의 손상 발생 가능성을 예측할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
101: GPS(global positioning system) 모듈
102: 디지털 컴퍼스(digital compass) 모듈
103: IMU(inertial measurement unit)
104: DVL(Doppler velocity log)
105: 전원
106: 위치추적 수중통신장비
106a: 수중 통신 모듈
106b: 수중 위치 추적 통신 모듈
107: 임무 수행 제어 모듈
108: 복귀점 도달 확인 모듈
109: 비상 전원
110: 비상 위치 발생 모듈
111: 점멸등
112: 자폭 수행 모듈
113: 정상 동작 확인 모듈
114: 제어 모듈

Claims (3)

  1. 무인 잠수정에 있어서,
    동작 전력을 공급하는 전원;
    비상 전력을 공급하는 비상 전원;
    상기 동작 전력을 공급받으며, 수중 통신을 수행하는 수중 통신 모듈과 상기 무인 잠수정의 수중 위치를 추적하는 수중 위치 추적 통신 모듈을 포함하는 위치추적 수중통신장비;
    상기 비상 전력을 공급받으며, 상기 무인 잠수정의 비상 위치 정보를 발생시켜 함정과 지상 운용 통제소 중 하나로 송신하는 비상 위치 발생 모듈;
    상기 비상 전력을 공급받으며, 상기 수중 통신 모듈과 상기 수중 위치 추적 통신 모듈의 정상 동작 여부를 확인하는 정상 동작 확인 모듈; 및
    상기 비상 전력을 공급받으며, 상기 수중 위치 추적 통신 모듈이 정상 동작하지 않는 경우, 상기 무인 잠수정의 추진기 및 방향타를 제어하여 상기 무인 잠수정을 해저 평면에 안착시킨 후, 상기 비상 위치 발생 모듈을 통해 상기 비상 위치 정보를 발생시키는 제어 모듈을 포함하는 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무인 잠수정의 자폭을 수행하는 자폭 수행 모듈을 더 포함하며,
    상기 제어 모듈은, 상기 비상 전력을 실시간으로 모니터링하며, 상기 수중 위치 추적 통신 모듈을 통해 상기 무인 잠수정의 상기 수중 위치가 적진 내부인지 확인하고, 상기 비상 전력이 기준치 이하이고 상기 수중 위치가 상기 전진 내부인 경우, 상기 자폭 수행 모듈을 통해 상기 무인 잠수정을 자폭시키는 것을 특징으로 하는 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비상 전력을 공급받고, 점멸 동작을 수행하는 점멸등을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 비상 위치 정보가 발생되는 경우, 상기 무인 잠수정의 상기 수중 위치가 노출되도록 상기 점멸등을 턴온시키는 것을 특징으로 하는 위치 추적 및 유실 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정.
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