KR102422561B1 - Apparatus for Controlling Rout of Autonomous Underwater Vehicle, and Method thereof - Google Patents

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Abstract

An apparatus for controlling a course of an unmanned underwater vehicle according to an embodiment of the present invention comprises: a navigation device that estimates the speed through water and speed over ground of the unmanned underwater vehicle and calculates the speed of tidal current based on the estimations; a central control device that calculates a heading angle of the unmanned underwater vehicle based on the speed of tidal current to output a rudder angle control signal and a speed control signal; a driving device that controls the steering angle of the rudder according to the rudder angle control signal; and a propulsion device that controls the speed of an electric motor according to the speed control signal. As a result, the unmanned underwater vehicle can maintain its course without experiencing drift or speed reduction even when subjected to lateral currents while traveling along an input course. Additionally, since the unmanned underwater vehicle travels with a side-slip angle, less external force acts on the rudder's driving than other control methods, so power consumption may be reduced.

Description

무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법{Apparatus for Controlling Rout of Autonomous Underwater Vehicle, and Method thereof}Apparatus for Controlling Rout of Autonomous Underwater Vehicle, and Method thereof

본 발명은 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측면 조류가 있는 경우의 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling a path of an unmanned submersible, and more particularly, to an apparatus and method for controlling a path of an unmanned submersible when there is a side current.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.

무인잠수정이 해저 지형 조사, 물체 탐색 등 임무를 수행하기 위해서는 설정된 경로를 이탈하지 않고 정확하게 유지하며 일정한 속도로 주행하여야 한다. 조류가 작용하지 않을 때에는 일반적인 선수각 제어 및 속도 제어 기법으로 경로유지가 가능하다. In order for an unmanned submersible to perform tasks such as subsea topography survey and object search, it must not deviate from the set route, accurately maintain it, and drive at a constant speed. When the current is not working, it is possible to maintain the route with general bow angle control and speed control techniques.

조류가 전방 또는 후방에서 작용할 경우 종래 기술로도 경로를 이탈할 경우는 거의 없으나 조류가 측면에서 작용할 경우 경로를 벗어나게 되는 문제점이 있다. 무인잠수정이 경로주행 시 측면에서 조류가 작용할 경우 경로를 유지하기가 쉽지 않으며 목표 경로를 이탈할 경우도 발생한다. When the algae acts from the front or rear, there is a problem in that it deviates from the path even in the prior art, but when the algae acts from the side, it deviates from the path. When an unmanned submersible is driving on a path, if the tide acts from the side, it is not easy to maintain the path, and there are cases where it deviates from the target path.

무인잠수정이 주행하는 경로 상에서 조류가 주행 경로의 측면에서 작용할 경우 드리프트가 발생하여 경로오차 및 속도저하가 발생하게 되고, 이로 인하여 무인잠수정은 목표 경로를 이탈하여 주행하게 되므로, 목표를 향해 정확하게 주행하기 위해서는 경로 보정이 필요하다.If the current acts on the side of the driving path on the path the unmanned vehicle travels, drift occurs, resulting in path error and speed decrease. For this, path correction is required.

본 발명의 실시예들은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 조류가 측면에서 작용하는 경우에도 경로를 벗어나지 않고 설정된 경로를 따라 무인잠수정이 운항할 수 있는 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Embodiments of the present invention are devised to solve the above problems, and provide a path control apparatus and method for an unmanned submersible that can operate an unmanned submersible along a set path without departing from the path even when the tide acts from the side. It is intended to

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치는 무인잠수정의 대수속도 및 무인잠수정의 대지속도를 추정하고, 이를 기반으로 조류속도를 산출하는 항법장치, 상기 산출된 조류속도를 기반으로 무인잠수정의 선수각 및 무인잠수정의 선수 속도를 산출하여 타각 제어 신호 및 속도 제어 신호를 출력하는 중앙통제장치, 상기 타각 제어 신호에 따라 방향타의 타각을 제어하는 구동장치 및 상기 속도 제어 신호에 따라 전동기의 속도를 제어하는 추진장치를 포함한다.The path control device of the unmanned submersible according to an embodiment of the present invention is a navigation device for estimating the water speed of the unmanned submersible and the ground speed of the unmanned submersible, and calculating the current speed based on this, and the unmanned based on the calculated current speed A central control device that calculates the bow angle of the submersible and the bow speed of the unmanned submersible and outputs a steering angle control signal and a speed control signal; It includes a propulsion device to control the speed.

바람직하게는, 상기 항법장치는, 상기 무인잠수정의 대수속도를 추정하는 항법부, 상기 무인잠수정의 대지속도를 추정하는 속도센서부 및 상기 추정된 대수속도 및 대지속도에 기초하여 조류속도를 추정하는 조류속도 추정부를 포함하는 것이 가능하다. Preferably, the navigation device includes a navigation unit for estimating the water speed of the unmanned submersible, a speed sensor unit for estimating the ground speed of the unmanned submersible, and estimating the current speed based on the estimated water speed and ground speed It is possible to include a current velocity estimation unit.

바람직하게는, 상기 중앙통제장치는, 상기 추정된 조류속도를 기초로 선수보정각 및 선수속도을 산출하여, 상기 선수보정각에 대한 정보를 선수각 제어부로 전송하고, 상기 선수속도에 대한 정보를 속도 제어부로 전송하는 선수 제어값 산출부를 더 포함하는 것이 가능하다. Preferably, the central control unit calculates a bow correction angle and a bow speed based on the estimated current speed, transmits the information on the bow correction angle to the bow angle control unit, and transmits the information on the bow speed to the speed It is possible to further include a player control value calculation unit that is transmitted to the control unit.

바람직하게는, 상기 구동장치는, 상기 선수각 제어부로부터 타각명령을 전송 받아 방향타를 제어하기 위하여 상기 방향타로 타각 제어신호를 전송하는 구동기 제어부를 더 포함하는 것이 가능하다. Preferably, the driving device may further include a driver control unit that receives a steering angle command from the bow angle control unit and transmits a steering angle control signal to the rudder to control the rudder.

바람직하게는, 상기 추진장치는, 상기 속도 제어부로부터 속도명령을 전송받아 전동기를 제어하기 위하여 상기 전동기로 RMP 제어신호를 전송하는 전동기 제어부를 더 포함하는 것이 가능하다. Preferably, the propulsion device may further include a motor control unit that receives a speed command from the speed control unit and transmits an RMP control signal to the motor to control the motor.

바람직하게는, 상기 선수각 제어부는 상기 선수 보정각을 제어 목표값으로 설정하고, 상기 속도 제어부는 보정속도를 제어 목표값으로 설정하는 것이 가능하다. Preferably, the bow angle control unit may set the bow correction angle as a control target value, and the speed control unit may set the compensation speed as a control target value.

본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 방법은, 항법장치, 중앙통제장치, 구동장치 및 추진장치가 탑재된 무인잠수정의 경로 제어 방법으로서, 상기 무인잠수정이 입력된 경로를 따라 주행하는 단계, 상기 중앙통제장치가 측면 조류의 작용으로 인하여 상기 무인잠수정에서 주행중 드리프트가 발생하는 지를 확인하는 단계 및 상기 중앙통제장치가 조류속도 추정 후 상기 구동장치를 제어하여 선수각을 보정하고, 상기 추진장치를 제어하여 선수속도를 보정하고, 상기 무인잠수정은 상기 보정된 선수각 및 선수속도에 따라 보정 주행하는 단계를 포함한다. The path control method of the unmanned submersible according to an embodiment of the present invention is a path control method of an unmanned submersible equipped with a navigation device, a central control device, a driving device and a propulsion device, wherein the unmanned submersible runs along the input path. Step, confirming whether drift occurs during driving in the unmanned submersible vehicle due to the action of the side current by the central control device, and the central control device after estimating the current speed, control the driving device to correct the bow angle, and the propulsion Correcting the bow speed by controlling the device, the unmanned submersible includes the step of running corrected according to the corrected bow angle and bow speed.

바람직하게는, 상기 보정 주행하는 단계는, 상기 항법장치에서 IMU, RPM 및 DVL 등의 정보를 이용하여 상기 무인잠수정의 대지속도, 대수속도 및 조류속도를 추정하는 단계 및 상기 중앙통제장치가 상기 항법장치로부터 조류속도 정보를 전달받아 상기 무인잠수정의 보정된 선수각 및 선수속도를 계산하는 단계 를 포함하는 것이 가능하다. Preferably, the corrected driving includes estimating the ground speed, water speed and current speed of the unmanned submersible using information such as IMU, RPM, and DVL in the navigation device, and the central control device is the navigation device. It is possible to include the step of receiving the current speed information from the device and calculating the corrected bow angle and bow speed of the unmanned submersible.

바람직하게는, 상기 보정 주행하는 단계는, 상기 중앙통제장치가 상기 보정된 선수각을 이용하여 타각명령을 구동장치로 전달하고, 선수속도를 추진장치로 전달하는 단계, 상기 구동장치에서 타각을 제어하고 추진장치에서 RPM을 제어하는 단계를 포함하는 것이 가능하다. Preferably, in the step of the corrected driving, the central control device transmits a steering angle command to the driving device using the corrected bow angle, and transmitting the bow speed to the propulsion device, controlling the steering angle in the driving device and controlling the RPM in the propulsion device.

바람직하게는, 상기 보정 주행하는 단계는, 상기 무인잠수정은 선수각이 정상상태에 도달하면 사이드 슬립을 일으키며 목표경로를 따라 주행하는 것이 가능하다.Preferably, in the correction driving step, the unmanned submersible can travel along the target path while causing side slip when the bow angle reaches a steady state.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법은 입력된 경로로 주행 중 조류가 측면에서 작용하는 경우에도 드리프트 및 속도저하가 발생하지 않고 경로를 유지하며 주행이 가능하다.As described above, the present invention provides an apparatus and method for controlling the path of an unmanned submersible, even when the current acts from the side while driving on the input path, drift and speed decrease do not occur and the path can be maintained while driving.

또한, 본 발명은 입력된 경로로 주행 중 조류가 측면에서 작용하는 경우에도 사이드 슬립각을 가지고 주행하기 때문에 기존 경로 제어 방법에 비해 구동타에 외력이 적게 작용하여 전력소모를 줄일 수 있다.In addition, the present invention can reduce power consumption because less external force acts on the driving rudder compared to the existing path control method because it travels with a side slip angle even when the current acts from the side while driving on the input path.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if effects not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 도 1의 무인잠수정의 경로 제어 장치의 상세 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 방법의 순서도이다.
도 4는 도 3의 측면 조류 발생 시의 상세 경로 제어 방법의 순서도이다.
도 5는 측면 조류 발생 시 조류속도를 이용하여 선수 보정각 및 상대속도를 계산하기 위한 벡터도이다.
도 6(a)는 측면 조류가 없는 경우 무인잠수정의 목표 경로 주행 상태도이고, 도 6(b)는 측면 조류가 발생한 경우 기존 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 주행 상태도이고, 도 6(c)는 측면 조류가 발생한 경우 제안된 경로 제어 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 주행 상태도이다.
도 7(a)는 측면 조류가 없는 경우 무인잠수정의 목표 경로 주행 시뮬레이션 결과도이고, 도 7(b)는 측면 조류가 발생한 경우 기존 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 주행 시뮬레이션 결과도이고, 도 7(c)는 측면 조류가 발생한 경우 제안된 경로 제어 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 시뮬레이션 결과도다.1 is a functional block diagram of an apparatus for controlling the path of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a detailed block diagram of the path control device of the unmanned submersible of Figure 1;
3 is a flowchart of a path control method of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a detailed path control method when the side algae of FIG. 3 is generated.
5 is a vector diagram for calculating a bow correction angle and a relative speed using a current velocity when a side current occurs.
Figure 6 (a) is a state diagram of the target path driving state of the unmanned submersible when there is no side current, Figure 6 (b) is a diagram of the target path driving state of the unmanned submersible according to the existing method when there is a side current, Figure 6 (c) is This is the target route driving state diagram of the unmanned submersible according to the proposed route control method when a lateral current occurs.
Fig. 7 (a) is a simulation result diagram of the target path of the unmanned submersible when there is no side current, and Fig. 7 (b) is a diagram showing the simulation result of the target path driving of the unmanned vehicle according to the existing method when a side current occurs, and Fig. 7 (c) is a simulation result of the target path of the unmanned submersible according to the proposed path control method when a side current occurs.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including an ordinal number such as second, first, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 발명은 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling a path of an unmanned submersible.

무인잠수정이 해저 지형 조사, 물체 탐색 등 임무를 수행하기 위해서는 설정된 경로를 이탈하지 않고 정확하게 유지하며 일정한 속도로 주행하여야 한다. 조류가 작용하지 않을 때에는 일반적인 선수각 제어 및 속도 제어 기법으로 경로유지가 가능하나, 조류가 작용할 경우 드리프트가 발생하여 경로오차 및 속도저하가 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 효과적인 선수각 제어 및 속도제어가 필요하다.In order for an unmanned submersible to perform tasks such as subsea topography survey and object search, it must not deviate from the set route, accurately maintain it, and drive at a constant speed. When the current does not work, it is possible to maintain the path with general bow angle control and speed control techniques. Therefore, effective bow angle control and speed control are required to prevent this.

상술한 문제를 극복하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른, 무인잠수정의 경로 제어 장치(100)는 입력된 경로로 주행 중 조류가 작용하여도 드리프트 및 속도저하가 발생하지 않고 경로를 유지하며 주행이 가능하고, 사이드슬립각을 가지고 주행하기 때문에 다른 제어기법에 비해 구동타에 외력이 적게 작용하여 전력소모를 줄일 수 있다.In order to overcome the above-described problem, the path control apparatus 100 of the unmanned submersible vehicle according to an embodiment of the present invention drives while maintaining the path without drift and speed decrease even when the current acts on the input path while driving. This is possible, and since it drives with a side slip angle, less external force acts on the driving rudder compared to other control methods, thereby reducing power consumption.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치의 기능 블록도이고, 도 2는 도 1의 무인잠수정의 경로 제어 장치의 상세 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 방법의 순서도이고, 도 4는 도 3의 측면 조류 발생 시의 상세 경로 제어 방법의 순서도이다. 1 is a functional block diagram of an apparatus for controlling the path of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed block diagram of the apparatus for controlling the path of an unmanned vehicle of FIG. 1, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention It is a flowchart of a path control method of an unmanned submersible according to , and FIG. 4 is a flowchart of a detailed path control method at the time of generation of a side current of FIG. 3 .

도 5는 측면 조류 발생 시 조류속도를 이용하여 선수 보정각 및 상대속도를 계산하기 위한 벡터도이다. 도 6(a)는 측면 조류가 없는 경우 무인잠수정의 목표 경로 주행 상태도이고, 도 6(b)는 측면 조류가 발생한 경우 기존 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 주행 상태도이고, 도 6(c)는 측면 조류가 발생한 경우 제안된 경로 제어 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 주행 상태도이다. 도 7(a)는 측면 조류가 없는 경우 무인잠수정의 목표 경로 주행 시뮬레이션 결과도이고, 도 7(b)는 측면 조류가 발생한 경우 기존 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 주행 시뮬레이션 결과도이고, 도 7(c)는 측면 조류가 발생한 경우 제안된 경로 제어 방법에 따른 무인잠수정의 목표 경로 시뮬레이션 결과도다.5 is a vector diagram for calculating a bow correction angle and a relative speed using a current velocity when a side current occurs. Figure 6 (a) is a state diagram of the target path driving state of the unmanned submersible when there is no side current, Figure 6 (b) is a diagram of the target path driving state of the unmanned submersible according to the existing method when there is a side current, Figure 6 (c) is It is a state diagram of the target path driving state of the unmanned submersible according to the proposed path control method when a side current occurs. Fig. 7 (a) is a simulation result diagram of the target path of the unmanned submersible when there is no side current, and Fig. 7 (b) is a diagram showing the simulation result of the target path driving of the unmanned vehicle according to the existing method when a side current occurs, and Fig. 7 (c) is a simulation result of the target path of the unmanned submersible according to the proposed path control method when a side current occurs.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치(100)는 무인잠수정(10)의 대수속도 및 무인잠수정의 대지속도를 추정하고, 이를 기반으로 조류속도를 산출하는 항법장치(110), 상기 산출된 조류속도를 기반으로 무인잠수정(10)의 선수각 및 선수속도를 산출하여 타각 제어 신호 및 속도 제어 신호를 출력하는 중앙통제장치(120), 상기 타각 제어 신호에 따라 방향타의 타각을 제어하는 구동장치(130) 및 상기 속도 제어 신호에 따라 전동기의 속도를 제어하는 추진장치(140)를 포함한다. 1 and 2, the path control apparatus 100 of the unmanned submersible according to an embodiment of the present invention estimates the water speed of the unmanned submersible 10 and the ground speed of the unmanned submersible, and based on this, the current speed The navigation device 110 for calculating It includes a driving device 130 for controlling the steering angle of the rudder according to a control signal and a propulsion device 140 for controlling the speed of the electric motor according to the speed control signal.

항법장치(110)는, 무인잠수정(10)의 대수속도를 추정하는 항법부(111), 무인잠수정(10)의 대지속도를 추정하는 속도센서부(112) 및 상기 추정된 대수속도 및 대지속도에 기초하여 조류속도를 추정하는 조류속도 추정부(113)를 포함한다. The navigation device 110 includes a navigation unit 111 for estimating the water speed of the unmanned submersible (10), a speed sensor unit 112 for estimating the ground speed of the unmanned submersible (10), and the estimated water speed and ground speed. and a current speed estimation unit 113 for estimating the current speed based on .

중앙통제장치(120)는, 상기 추정된 조류속도를 기초로 선수보정각 및 선수속도을 산출하여, 상기 선수보정각에 대한 정보 및 상기 선수속도에 대한 정보를 전송하는 선수 제어값 산출부(121)와, 상기 선수보정각에 대한 정보에 기초하여 타각 명령을 전송하는 선수각 제어부(122)와, 상기 선수속도에 대한 정보에 기초하여 속도명령을 전송하는 속도 제어부(123)를 포함한다. The central control device 120 calculates a bow correction angle and a bow speed based on the estimated current speed, and a bow control value calculation unit 121 that transmits information on the bow compensation angle and the bow speed. and a bow angle control unit 122 for transmitting a steering angle command based on the information on the bow correction angle, and a speed control unit 123 for transmitting a speed command based on the information on the bow speed.

구동장치(130)는 방향타(132)와 상기 타각명령을 전송 받아 방향타(132)를 제어하기 위하여 타각 제어신호를 전송하는 구동기 제어부(131)를 포함한다.The driving device 130 includes a rudder 132 and a driver controller 131 that receives the rudder angle command and transmits a rudder angle control signal to control the rudder 132 .

추진장치(140)는 전동기(142)와, 상기 속도명령을 전송받아 전동기(142)를 제어하기 위하여 RMP 제어신호를 전송하는 전동기 제어부(141)를 포함한다. The propulsion device 140 includes a motor 142 and a motor control unit 141 that receives the speed command and transmits an RMP control signal to control the motor 142 .

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치(100)의 동작을 더욱 상세하게 설명한다. 1 to 7, the operation of the path control apparatus 100 of the unmanned submersible according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

무인잠수정(10)은 입력된 경로를 따라 주행한다.(S110) 중앙통제장치(120)는 측면 조류의 작용시 무인잠수정(10)에서 주행중 드리프트가 발생하는 지를 확인한다.(S120) 중앙통제장치(120)는 조류속도를 추정후 구동장치(130)를 제어하여 선수각을 보정하고, 추진장치(140)를 제어하여 선수속도를 보정한다.(S130) 측면조류가 발생하지 않은 경우 무인잠수정(10)은 상기 보정된 선수각 및 선수속도에 따라 주행한다.(S140) The unmanned submersible 10 travels along the input path. (S110) The central control device 120 checks whether drift occurs while driving in the unmanned submersible 10 when the side current acts. (S120) Central control device After estimating the current speed, 120 controls the driving device 130 to correct the bow angle, and controls the propulsion device 140 to correct the bow speed. 10) runs according to the corrected bow angle and bow speed. (S140)

상기 보정된 선수각 및 선수속독에 따라 주행하는 단계를 더욱 상세하게 설명하면, 항법장치(110)에서 IMU, RPM 및 DVL 등의 정보를 이용하여 무인잠수정(10)의 대지속도, 대수속도 및 조류속도를 추정한다.(S131) 중앙통제장치(120)가 항법장치(110)로부터 조류속도 정보를 전달받아 무인잠수정(10)의 보정된 선수각 및 선수속도를 계산한다.(S131)The step of driving according to the corrected bow angle and bow speed reading will be described in more detail, using information such as IMU, RPM, and DVL in the navigation device 110 to the ground speed, water speed and current of the unmanned submersible (10). Estimate the speed. (S131) The central control device 120 receives the tide speed information from the navigation device 110 and calculates the corrected bow angle and bow speed of the unmanned submersible (10). (S131)

중앙통제장치(120)가 상기 보정된 선수각을 이용하여 타각명령을 구동장치(130)로 전달하고(S132), 선수속도를 추진장치(140)로 전달한다.(S134) 구동장치(130)에서는 방향타(132)의 타각을 제어하고, 추진장치(140)에서는 전동기(142)의 RPM을 제어한다. The central control device 120 transmits the steering angle command to the driving device 130 using the corrected bow angle (S132), and transmits the bow speed to the propulsion device 140. (S134) Driving device 130 Controls the rudder angle of the rudder 132, and controls the RPM of the electric motor 142 in the propulsion device 140.

여기서, 초음파 도플러 속도 센서인 DVL은 무인잠수정(10)의 속도를 측정하는 센서로 관성항법장치의 속도 해가 발산하는 것을 방지하여 향상된 항법 정보를 도출할 수 있고 많이 이용되고 있다. 수중에서 항법 성능을 향상시키기 위한 보조센서로 DVL(Doppler velocity log)를 이용한 복합항법 시스템도 많이 이용되고 있다.Here, the DVL, an ultrasonic Doppler velocity sensor, is a sensor for measuring the velocity of the unmanned submersible (10) and prevents the velocity solution of the inertial navigation system from divergence, thereby deriving improved navigation information and being widely used. A complex navigation system using a Doppler velocity log (DVL) as an auxiliary sensor to improve navigation performance in water is also widely used.

IMU(Inertial Measurement Unit)는 무인잠수정에 탑재되어 이동 물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 관성 측정장치이다. IMU의 기본 구성요소는 3차원 공간에서 자유로운 움직임을 측정하는 자이로스코프(gyroscope)·가속도계·지자계 센서이다. 자이로스코프는 정해진 기준방향을 감지하고, 가속도계는 속도변화를 측정하여, 이동 물체의 롤(Roll), 요(yaw), 핏치(pitch) 등을 감지한다. 가속도계는 이동 관성을, 자이로스코프는 회정 관성을, 지자계 센서는 방위각을 측정한다.The IMU (Inertial Measurement Unit) is an inertial measurement device that is mounted on an unmanned vehicle and measures the speed, direction, gravity, and acceleration of a moving object. The basic components of an IMU are a gyroscope, an accelerometer, and a geomagnetic sensor that measure free movement in three-dimensional space. The gyroscope detects a predetermined reference direction, and the accelerometer measures the speed change to detect the roll, yaw, and pitch of a moving object. An accelerometer measures movement inertia, a gyroscope measures rotational inertia, and a geomagnetic sensor measures azimuth.

RPM은 전동기의 분당회전수를 말한다. RPM이 높아지는 것은 곧 엔진의 회전수가 많아진다는 뜻이고, 회전수가 많아진다는 것은 그만큼 무인잠수정(10)의 출력과 속도에도 영향을 준다는 의미이다. RPM refers to the number of revolutions per minute of the motor. An increase in RPM means an increase in the number of revolutions of the engine, and an increase in the number of revolutions means that the output and speed of the unmanned submersible 10 are affected by that much.

측면 조류 발생시 무인잠수정(10)은 측면 조류가 없는 경우 선수각으로 주행할 경우 드리프트가 발생하여 목표 경로를 이탈하거나 벗어나게 되므로, 선수보정각을 보정하여 주행하여야 한다. 측면 조류 발생시 무인잠수정(10)의 선수 보정각은 수학식 1에 의하여 산출된다.When a lateral current occurs, the unmanned submersible 10 must be driven by correcting the bow correction angle, since drift occurs and deviates or deviates from the target path when driving at the bow angle when there is no side current. The bow correction angle of the unmanned submersible 10 is calculated by Equation 1 when a side current occurs.

Figure 112020097914624-pat00001
Figure 112020097914624-pat00001

여기서, β는 선수보정각이고, Ⅴ는 무인잠수정의 목표속도이고, d는 무인잠수정의 목표경로이고, Ⅴc는 측면 조류속도이고, βc는 목표경로와 조류속도가 이루는 각이고, Ⅴr는 조류속도에 대한 목표속도의 상대속도이다.where β is the bow correction angle, V is the target speed of the unmanned submersible, d is the target path of the unmanned submersible, Vc is the lateral current velocity, βc is the angle between the target path and the current velocity, and Vr is the current velocity is the speed relative to the target speed.

도 6(a)를 참조하면, 무인잠수정(10)이 정해진 경로를 따라 주행하고 있으며, 조류가 작용하지 않기 때문에 오차 없이 경로를 유지한다. Referring to Figure 6 (a), the unmanned submersible 10 is traveling along a predetermined path, and maintains the path without error because the current does not act.

도 6(b)를 참조하면, 조류가 작용할 때, 무인잠수정이 정해진 경로를 따라 주행하려 하지만 조류로 인해 드리프트가 발생한다. 이 경우 무인잠수정(10)은 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 방법으로 경로를 조정한다. Referring to FIG. 6( b ), when the current acts, the unmanned submersible attempts to travel along a predetermined path, but drift occurs due to the current. In this case, the unmanned submersible 10 adjusts the path by the path control method of the unmanned submersible according to an embodiment of the present invention.

항법장치(110)에서 무인잠수정(10)의 대수속도, 대지속도 및 조류속도를 계산한다. 중앙통제장치(120)는 항법장치(10)로부터 속도정보를 받아 조류속도가 존재할 경우 선수 보정각 및 보정속도를 계산한다. 중앙통제장치(120)는 도출된 선수 보정각 및 보정속도를 이용하여 선수각 및 속도제어 알고리듬을 구현한다. The navigation device 110 calculates the logarithmic speed, the ground speed, and the current speed of the unmanned submersible (10). The central control unit 120 receives the speed information from the navigation device 10 and calculates the bow correction angle and the correction speed when the current velocity exists. The central control device 120 implements the bow angle and speed control algorithm using the derived bow correction angle and correction speed.

여기서, 보정속도는 수학식 2에 의하여 산출된다.Here, the correction rate is calculated by Equation (2).

Figure 112020097914624-pat00002
Figure 112020097914624-pat00002

여기서, V는 무인잠수정의 보정속도의 크기이다.Here, V is the magnitude of the correction speed of the unmanned submersible.

항법부(111)에서 IMU 데이터와 RPM 정보를 이용하여 무인잠수정(10)의 대수속도를 추정하고, 속도센서부(112)에서 DVL 등 센서정보를 이용하여 무인잠수정(10)의 대지속도를 추정한다. 조류속도 추정부(113)은 상기 추정된 대수속도 및 대지속도를 이용하여 조류속도를 추정한다. The navigation unit 111 estimates the water speed of the unmanned submersible 10 using IMU data and RPM information, and the speed sensor unit 112 estimates the ground speed of the unmanned submersible 10 using sensor information such as DVL. do. The current speed estimation unit 113 estimates the current speed using the estimated water speed and the ground speed.

조류속도가 존재할 경우, 선수 제어값 산출부(121)에서 무인잠수정(10)의 속도 및 조류속도를 이용하여 선수 보정각을 계산한 후 선수각 제어부(122)로 전송하고, 보정속도를 계산하여 속도제어부(123)으로 전송한다.If the current speed exists, the bow control value calculation unit 121 calculates the bow correction angle using the speed and the current speed of the unmanned submersible 10 and transmits it to the bow angle control unit 122 and calculates the correction speed. It is transmitted to the speed control unit 123 .

선수각 제어부(122)에서는 선수 보정각을 제어 목표값으로 설정하고 본 제안된 무인잠수정의 경로 제어 방법에 따라 경로 제어 알고리듬을 수행하며, 속도 제어부(123)은 보정속도를 제어 목표값으로 설정하고 본 제안된 무인잠수정의 경로 제어 방법에 따라 경로 제어 알고리듬을 수행한다.The bow angle control unit 122 sets the bow correction angle as a control target value and performs a path control algorithm according to the proposed path control method of the unmanned submersible, and the speed control unit 123 sets the correction speed as a control target value, The path control algorithm is performed according to the proposed path control method of the unmanned submersible.

선수각 제어부(122)는 상기 제어 알고리듬으로 도출한 타각값을 구동기 제어부(131)로 전송하고, 속도명령을 전동기 제어부(140)으로 전송한다. 구동기 제어부(131)는 타각 명령을 받아 방향타(132)의 타각을 제어하며, 전동기 제어부(141)는 속도명령을 받아 전동기(142)의 RPM을 제어한다.The bow angle control unit 122 transmits the steering angle value derived by the control algorithm to the driver control unit 131 , and transmits a speed command to the motor control unit 140 . The driver control unit 131 controls the steering angle of the rudder 132 in response to the steering angle command, and the motor control unit 141 receives the speed command and controls the RPM of the electric motor 142 .

도 6(C)를 참조하면, 무인잠수정(10)은 산출된 선수보정각에 따라 선수각이 보정되어 정상상태에 도달하면 사이드 슬립을 일으키며 목표경로를 따라 주행한다. 즉, 무인잠수정(10)의 선수를 조류 방향으로 보정하여 주행하면 사이드슬립을 발생하면서 조류에 미끄러지듯 주행하여 경로를 이탈하지 않고 주행하는 개념도를 나타낸다.Referring to FIG. 6(C), the unmanned submersible 10 causes side slip when the bow angle is corrected according to the calculated bow correction angle and reaches a steady state, and drives along the target path. That is, when the bow of the unmanned submersible 10 is corrected in the direction of the current and driven, a side slip occurs and the vehicle glides on the current and travels without departing from the path.

도 7(a)를 참조하면, 도 6(a)에 대응되게 조류가 없을 때의 무인잠수정이 목표경로를 따라 주행하는 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 7(b)를 참조하면, 도 6(b)에 대응되게 조류가 작용할 때 무인잠수정이 목표경로를 따라 주행하는 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 주행 시 조류의 작용을 고려하지 않았기 때문에 경로 오차가 발생한다. 도 7(c)를 참조하면, 도 6(c)에 대응되게 제안된 방법으로 무인잠수정이 목표경로를 따라 주행하는 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 주행 시 사이드슬립각을 가지고 주행하며 경로를 이탈하지 않는다.Referring to FIG. 7( a ), a simulation result in which an unmanned submersible vehicle runs along a target path when there is no current is shown corresponding to FIG. 6( a ). Referring to FIG. 7(b), a simulation result in which the unmanned submersible vehicle travels along the target path when the current acts corresponding to FIG. 6(b) is shown. Path errors occur because the action of currents is not taken into account when driving. Referring to FIG. 7( c ), simulation results in which the unmanned submersible vehicle travels along the target path in the method proposed corresponding to FIG. 6( c ) are shown. When driving, drive with a side slip angle and do not deviate from the route.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법은 조류가 존재하는 해역에서 무인잠수정 운용 중 정확한 경로제어가 필요할 경우(해저지형 조사, 기뢰탐색 등) 조류를 극복하고 경로를 유지할 수 있는 알고리즘으로 활용 가능하다.As described above, the apparatus and method for controlling the path of the unmanned submersible according to an embodiment of the present invention overcomes the current when accurate path control is required during operation of the unmanned submersible in the sea area where the current exists (submarine topography survey, mine search, etc.) and can be used as an algorithm that can maintain the path.

뿐만아니라, 본 발명의 일실시예에 따른 무인잠수정의 경로 제어 장치 및 방법은 입력된 경로로 주행 중 측면 조류가 작용하여도 드리프트 및 속도저하가 발생하지 않고 경로를 유지하며 주행이 가능하며, 사이드슬립각을 가지고 주행하기 때문에 다른 제어기법에 비해 구동타에 외력이 적게 작용하여 전력소모를 줄일 수 있다.In addition, the apparatus and method for controlling the path of an unmanned submersible according to an embodiment of the present invention is capable of driving while maintaining the path without drift and speed decrease even when a side current acts on the input path while driving. Because it drives with a slip angle, less external force acts on the driving rudder compared to other control methods, so power consumption can be reduced.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.Even though all the components constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the components may operate by selectively combining one or more.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes and substitutions are possible within the scope that does not depart from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 무인잠수정
110: 항법장치
111: 항법부
121: 속도센서부
131: 조류속도 추정부
120: 중앙통제장치
121: 선수 제어값 산출부
122: 선수각 제어부
123: 속도 제어부
130: 구동장치
131: 구동기 제어부
132: 방향타
140: 추진장치
141: 전동기 제어부
142: 전동기10: Unmanned Submarine
110: navigation device
111: navigation department
121: speed sensor unit
131: current speed estimation unit
120: central control device
121: player control value calculation unit
122: bow angle control
123: speed control
130: driving device
131: actuator control unit
132: rudder
140: propulsion device
141: motor control unit
142: electric motor

Claims (12)

무인잠수정의 대수속도 및 무인잠수정의 대지속도를 추정하고, 이를 기반으로 조류속도를 산출하는 항법장치;
상기 산출된 조류속도를 기반으로 무인잠수정의 선수각 및 무인잠수정의 선수 속도를 산출하여 타각 제어 신호 및 속도 제어 신호를 출력하는 중앙통제장치;
상기 타각 제어 신호에 따라 방향타의 타각을 제어하는 구동장치 및
상기 속도 제어 신호에 따라 전동기의 속도를 제어하는 추진장치를 포함하고,
상기 중앙통제장치는, 상기 추정된 조류속도를 기초로 선수보정각 및 선수보정속도를 산출하여, 상기 선수보정각에 대한 정보를 선수각 제어부로 전송하고, 상기 선수보정속도에 대한 정보를 속도 제어부로 전송하는 선수 제어값 산출부를 더 포함하며,
상기 선수보정각은 상기 무인잠수정의 목표경로, 측면 조류속도, 상기 목표경로와 상기 조류속도가 이루는 각 및 상기 조류속도에 대한 상기 목표 속도의 상대 속도를 이용하여 산출되고,
상기 선수보정속도는 상기 무인잠수정의 목표속도, 상기 무인잠수정의 목표경로, 상기 무인잠수정의 측면 조류속도 및 상기 목표경로와 상기 조류속도가 이루는 각을 이용하여 산출되며,
상기 중앙통제장치는 상기 선수보정각 및 상기 선수보정속도를 이용하여 선수각 및 속도제어 알고리듬을 구현하며, 상기 선수각 및 속도제어 알고리듬을 기반으로 상기 타각 제어 신호 및 속도 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 장치.a navigation device for estimating the water speed of the unmanned submersible and the ground speed of the unmanned submersible, and calculating the current speed based thereon;
a central control device for calculating the bow angle of the unmanned submersible and the bow speed of the unmanned submersible based on the calculated current speed and outputting a steering angle control signal and a speed control signal;
a driving device for controlling the rudder angle of the rudder according to the rudder angle control signal; and
Comprising a propulsion device for controlling the speed of the electric motor according to the speed control signal,
The central control unit calculates a bow correction angle and a bow correction speed based on the estimated current speed, transmits information on the bow correction angle to the bow angle control unit, and transmits information on the bow correction speed to the speed control unit It further comprises a player control value calculation unit to transmit to,
The bow correction angle is calculated using the target path of the unmanned submersible, the side current velocity, the angle formed between the target path and the current velocity, and the relative velocity of the target velocity with respect to the current velocity,
The bow correction speed is calculated using the target speed of the unmanned submersible, the target path of the unmanned submersible, the lateral current speed of the unmanned submersible, and the angle formed between the target path and the current speed,
The central control device implements a bow angle and speed control algorithm using the bow correction angle and the bow compensation speed, and outputs the steering angle control signal and the speed control signal based on the bow angle and speed control algorithm Path control device for unmanned submersibles. 제1항에 있어서,
상기 항법장치는,
상기 무인잠수정의 대수속도를 추정하는 항법부;
상기 무인잠수정의 대지속도를 추정하는 속도센서부; 및
상기 추정된 대수속도 및 대지속도에 기초하여 조류속도를 추정하는 조류속도 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 장치.According to claim 1,
The navigation device is
a navigation unit for estimating the water speed of the unmanned submersible;
a speed sensor unit for estimating the ground speed of the unmanned submersible; and
and a current speed estimator for estimating the current speed based on the estimated water speed and ground speed. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동장치는,
상기 선수각 제어부로부터 타각명령을 전송 받아 방향타를 제어하기 위하여 상기 방향타로 타각 제어신호를 전송하는 구동기 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 장치.3. The method of claim 1 or 2,
The driving device is
The path control device of the unmanned submersible according to claim 1, further comprising: a driver control unit for receiving a steering angle command from the bow angle control unit and transmitting a steering angle control signal to the rudder in order to control the rudder. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 추진장치는,
상기 속도 제어부로부터 속도명령을 전송받아 전동기를 제어하기 위하여 상기 전동기로 RMP 제어신호를 전송하는 전동기 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 장치. 3. The method of claim 1 or 2,
The propulsion device is
Path control device of the unmanned submersible, characterized in that it further comprises a motor control unit for receiving the speed command from the speed control unit for transmitting an RMP control signal to the motor in order to control the motor. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선수각 제어부는,
상기 선수 보정각을 제어 목표값으로 설정하고, 상기 속도 제어부는 보정속도를 제어 목표값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 장치.3. The method of claim 1 or 2,
The bow angle control unit,
Set the bow correction angle as a control target value, and the speed controller sets the correction speed as the control target value. 항법장치, 중앙통제장치, 구동장치 및 추진장치가 탑재된 무인잠수정의 경로 제어 방법으로서,
상기 무인잠수정이 입력된 경로를 따라 주행하는 단계;
상기 중앙통제장치가 측면 조류의 작용으로 인하여 상기 무인잠수정에서 주행중 드리프트가 발생하는 지를 확인하는 단계; 및
상기 중앙통제장치가 조류속도 추정 후 상기 구동장치를 제어하여 선수각을 보정하고, 상기 추진장치를 제어하여 선수속도를 보정하고, 상기 무인잠수정은 상기 보정된 선수각 및 선수속도에 따라 보정 주행하는 단계를 포함하고,
상기 보정 주행하는 단계는, 상기 추정된 조류속도를 기초로 선수보정각 및 선수보정속도를 산출하여, 상기 선수보정각에 대한 정보를 선수각 제어부로 전송하고, 상기 선수보정속도에 대한 정보를 속도 제어부로 전송하며,
상기 선수보정각은 상기 무인잠수정의 목표경로, 측면 조류속도, 상기 목표경로와 상기 조류속도가 이루는 각 및 상기 조류속도에 대한 상기 목표 속도의 상대 속도를 이용하여 산출되고,
상기 선수보정속도는 상기 무인잠수정의 목표속도, 상기 무인잠수정의 목표경로, 상기 무인잠수정의 측면 조류속도 및 상기 목표경로와 상기 조류속도가 이루는 각을 이용하여 산출되며,
상기 보정 주행하는 단계는, 상기 선수보정각 및 상기 선수보정속도를 이용하여 선수각 및 속도제어 알고리듬을 구현하며, 상기 선수각 및 속도제어 알고리듬을 기반으로 상기 타각 제어 신호 및 속도 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 방법.As a route control method of an unmanned submersible equipped with a navigation device, a central control device, a driving device and a propulsion device,
driving the unmanned submersible along the input path;
checking, by the central control device, whether drift occurs while driving in the unmanned submersible due to the action of the lateral current; and
After estimating the current speed, the central control device controls the driving device to correct the bow angle, controls the propulsion device to correct the bow speed, and the unmanned submersible runs corrected according to the corrected bow angle and bow speed. comprising steps,
In the corrected driving step, a bow correction angle and a bow correction speed are calculated based on the estimated current speed, information on the bow correction angle is transmitted to the bow angle control unit, and information on the bow correction speed is transmitted to the speed. sent to the control unit,
The bow correction angle is calculated using the target path of the unmanned submersible, the side current velocity, the angle formed between the target path and the current velocity, and the relative velocity of the target velocity with respect to the current velocity,
The bow correction speed is calculated using the target speed of the unmanned submersible, the target path of the unmanned submersible, the lateral current speed of the unmanned submersible, and the angle formed between the target path and the current speed,
The corrected driving step implements a bow angle and speed control algorithm using the bow correction angle and the bow correction speed, and outputs the steering angle control signal and the speed control signal based on the bow angle and speed control algorithm. Path control method of an unmanned submersible, characterized in that. 제8항에 있어서,
상기 보정 주행하는 단계는,
상기 항법장치에서 IMU, RPM 및 DVL 등의 정보를 이용하여 상기 무인잠수정의 대지속도, 대수속도 및 조류속도를 추정하는 단계; 및
상기 중앙통제장치가 상기 항법장치로부터 조류속도 정보를 전달받아 상기 무인잠수정의 보정된 선수각 및 선수속도를 계산하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 방법. 9. The method of claim 8,
The correction driving step is,
estimating the ground speed, water speed, and current speed of the unmanned submersible by using information such as IMU, RPM, and DVL in the navigation device; and
and calculating, by the central control device, the corrected bow angle and bow speed of the unmanned submersible by receiving the tide speed information from the navigation device. 제9항에 있어서,
상기 보정 주행하는 단계는,
상기 중앙통제장치가 상기 보정된 선수각을 이용하여 타각명령을 구동장치로 전달하고, 선수속도를 추진장치로 전달하는 단계; 및
상기 구동장치에서 타각을 제어하고 추진장치에서 RPM을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 방법. 10. The method of claim 9,
The correction driving step is,
transmitting, by the central control device, a steering angle command to the driving device using the corrected bow angle, and transmitting the bow speed to the propulsion device; and
Path control method of an unmanned submersible, characterized in that it comprises the steps of controlling the steering angle in the driving device and controlling the RPM in the propulsion device. 제10항에 있어서,
상기 보정 주행하는 단계는,
상기 무인잠수정은 선수각이 정상상태에 도달하면 사이드 슬립을 일으키며 목표경로를 따라 주행하는 것을 특징으로 하는 무인잠수정의 경로 제어 방법.11. The method of claim 10,
The correction driving step is,
The unmanned submersible is a path control method of an unmanned submersible, characterized in that when the bow angle reaches a normal state, it causes a side slip and drives along a target path. 삭제delete
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JP2003127983A (en) * 2001-10-30 2003-05-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Navigation control device for autonomous underwater vehicle
KR101370649B1 (en) * 2012-09-04 2014-03-10 주식회사 한화 Route control method for the autonomous underwater vehicle

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