KR102532117B1 - 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해수에 부유되며 내부에 수용공간이 형성된 메인프레임을 포함하는 프레임유닛; 및 해상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 라이다모듈을 포함하고, 상기 라이다모듈은, 연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 연속발진라이다; 및 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 펄스라이다를 포함하고, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다는, 상기 메인프레임 내에서 서로가 인접하도록 배치되는, 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법이 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법에 대한 발명이다.
해상풍력단지 개발과정에서 해상의 기압, 풍속, 풍향 등이나 조류의 유속, 유동방향 및 선박의 위치 등을 관측하는데 있어서 부유식 관측용 계류장치 등이 이용되고 있다. 이러한 부유식 관측용 계류장치는 장치의 상부에 라이다 시스템(lidar system) 등을 설치하여 해상 환경의 데이터를 수집 및 측정할 수 있다. 이러한 라이다 시스템에는 연속적으로 발진되는 레이저 도플라 라이다 또는 펄스파장의 레이저 도플라 라이다가 이용될 수 있다.
연속발진 레이저 도플라 라이다는 대상물을 측정하는 속도는 상대적으로 빠른 반면, 대상물을 측정할 수 있는 영역은 상대적으로 적다. 이에, 연속발진 레이저 도플라 라이다는 대상물의 측정 범위를 증가시키면 측정의 정확성이 감소되는 문제점이 있다. 펄스 레이저 도플라 라이다는 대상물을 측정할 수 있는 영역은 상대적으로 크나, 대상물을 측정하는 속도가 상대적으로 느리다. 이에, 펄스 레이저 도플라 라이다는 난류의 강도를 측정하는데 있어서 정확성이 감소되는 문제점이 있다.
또한, 일반적인 부유식 관측용 계류장치는 부유체에 해상의 정보를 측정할 수 있는 라이다나 센서 등이 서로 이격되도록 연결되어 있거나 장치 자체의 부피가 커서 장치의 설치나 운송이 어렵고, 고가의 라이다나 센서 등의 유지보수 또한 어려운 문제점이 있다.
한편, 카본 트러스트(carbon trust)는 2001년 기후변화에 대응하고 탄소를 감축하기 위해 영국에 설립된 비영리 전문기관으로서, 제품을 생산, 운반, 사용, 폐기하는 전 과정에서 탄소배출량, 물사용량 등을 종합적으로 측정한 후 국제심사기준에 따라 탄소발자국, 물발자국 등을 인증한다. 이러한 카본 트러스트에서 제시하는 상업화 단계(commercial stage)에서 스테이지 3단계를 만족하기 위하여 해상에 대한 정보에 관한 높은 데이터 가용율과 정확성이 요구되는 실정이다.
또한, 카본 트러스터에서는 부유식 관측용 계류장치의 모션보정의 예시도 제시하고 있다. 일반적인 모션보정 알고리즘의 경우 평균풍속 예측에는 신뢰할만한 정확도를 보여주나, 난류강도 측정 정확도가 매우 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 상대적으로 빠른 속도 및 넓은 측정 범위 내에서 해상에 대한 정보를 측정함으로써, 높은 가용성 및 정확성을 가지는 해상에 대한 데이터를 획득할 수 있는 부유식 라이다 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예들은, 해상에 대한 정보를 획득하는 복수 개의 모듈을 서로가 인접하도록 밀집형으로 배치함으로써, 설치, 운송 및 유지보수가 용이한 부유식 라이다 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예들은, 장치의 모션보정을 통해 해상에 대한 정보를 카본 트러스터에서 제시하는 상업화 단계의 정확도를 만족하는 모션보정방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해수에 부유되며 내부에 수용공간이 형성된 메인프레임을 포함하는 프레임유닛; 및 해상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 라이다모듈을 포함하고, 상기 라이다모듈은, 연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 연속발진라이다; 및 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 펄스라이다를 포함하고, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다는, 상기 메인프레임 내에서 서로가 인접하도록 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 기상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 기상측정모듈을 더 포함하고, 상기 기상측정모듈은, 해상의 기압, 퐁속, 풍향, 온도, 습도 및 난류강도 중 하나 이상을 측정하는 기상센서를 포함하며, 상기 기상센서는, 상기 메인프레임 내에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다 사이에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다보다 상측으로 이격 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 기상측정모듈은, 해상에서의 선박의 위치 및 이동방향과 해상의 풍향을 측정하는 헤딩센서를 더 포함하고, 상기 헤딩센서는 복수 개로 제공되며, 복수 개의 상기 헤딩센서는 상기 메인프레임의 상단부에서 서로가 어긋나는 방향으로 이격 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 해상에서 부유하는 선박에 대한 정보를 측정하도록 구성되는 선박운항측정모듈을 더 포함하고, 상기 선박운항측정모듈은, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다로부터 조사되는 레이저를 증폭시키는 라이다리플렉터를 포함하고, 상기 라이다리플렉터는 상기 메인프레임의 상단부에서 상기 복수 개의 헤딩센서 사이에 배치되는 제1 라이다리플렉터; 및 상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제1 라이다리플렉터와 이격 배치되는 제2 라이다리플렉터를 포함하는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 선박운항측정모듈은, 선박의 위치 및 이동경로를 안내하고, 상기 선박의 이동경로 상에 위치하는 장애물에 대한 정보를 상기 선박에 전송하도록 구성되는 등명기를 더 포함하고, 상기 등명기는, 상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제2 라이다리플렉터보다 상기 제1 라이다리플렉터에 인접하도록 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 선박운항측정모듈은, 상기 프레임유닛 및 선박에 대한 정보를 송수신하는 자동식별기를 더 포함하고, 상기 자동식별기는 상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제2 라이다리플렉터와 인접 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 태양으로부터 전달받은 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 태양광패널을 더 포함하고, 상기 태양광패널은, 상기 메인프레임에 대해 상단부보다 하단부가 이격하도록 가상의 수직축을 기준으로 경사방향으로 연장되고, 상기 태양광패널은, 상기 메인프레임 내의 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다가 해수와 접촉되는 것을 방지하도록, 상단부가 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다 보다 상측에 위치하도록 상기 메인프레임에 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 라이다모듈의 작동을 제어하는 제어모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 메인프레임 내에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다 사이에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다와 대응되는 높이에 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 라이다모듈로부터 획득한 해상에 대한 데이터를 수집 및 처리하는 데이터처리기를 더 포함하고, 상기 프레임유닛은, 해수에 부유되며 상기 메인프레임을 지지하는 서브프레임을 더 포함하고, 상기 데이터처리기는, 상기 서브프레임 내에 배치되는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 라이다모듈은, 해상에서의 상기 프레임유닛의 이동 방향 및 속도를 측정하는 모션센서; 파도의 파고 및 파향 중 하나 이상을 측정하는 파도센서; 해수의 유속 및 유동방향 중 하나 이상을 측정하는 조류센서; 및 해수의 수심을 측정하는 수심센서 중 하나 이상을 포함하는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 라이다모듈 및 상기 기상측정모듈로부터 획득한 정보를 외부와 송수신할 수 있는 통신모듈을 더 포함하고, 상기 통신모듈은, 상기 라이다모듈 및 상기 기상측정모듈로부터 획득한 데이터를 수집 및 처리하는 데이터처리기; 상기 데이터처리기를 통해 획득한 데이터를 외부로 전송할 수 있는 휴대폰모뎀; 및 상기 휴대폰모뎀이 외부로 전송하는 상기 데이터를 백업하거나, 상기 데이터처리기를 통해 획득한 데이터를 외부로 전송할 수 있는 위성모뎀을 포함하는, 부유식 라이다 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 연속발진라이다 및 펄스라이다를 통해 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계; 모션센서를 통해 라이다 조립체가 초기 위치로부터 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계; 상기 난류강도, 풍속 및 풍향에 대한 데이터 오류 제거 및 보완 단계; 상기 회전운동 및 병진운동된 상기 라이다 조립체의 위치에 대한 정보를 보정하는 단계; 및 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다가 획득한 정보를 보정하는 단계를 포함하는, 모션보정방법이 제공될 수 있다.
또한, 연속발진라이다 및 펄스라이다를 통해 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계는 8분 내지 12분 동안 측정된 데이터의 평균으로 산출되는, 모션보정방법이 제공될 수 있다.
또한, 기상센서 및 헤딩센서를 통해 난류강도, 기상 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계; 및 상기 기상센서 및 헤딩센서가 획득한 정보를 보정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기상센서 및 상기 헤딩센서를 통한 정보 측정 단계는, 상기 연속발진라이다 및 펄스라이다를 통한 정보를 측정하는 단계 이후에 수행되는, 모션보정방법이 제공될 수 있다.
또한, 연속발진라이다를 통해 복수 개의 연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계; 펄스라이다를 통해 복수 개의 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계; 모션센서를 통해 라이다 조립체가 초기 위치로부터 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계; 상기 난류강도, 풍속 및 풍향에 대한 데이터 오류 제거 및 보완 단계; 회전운동 및 병진운동된 상기 연속파장의 레이저 및 상기 펄스파장의 레이저의 천정각과 방위각을 산출하는 단계; 상기 회전운동 및 병진운동된 상기 연속파장의 레이저 및 상기 펄스파장의 레이저의 천정각과 방위각을 보정하는 단계; 및 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다가 획득한 정보를 보정하는 단계를 포함하는, 모션보정방법이 제공될 수 있다.
또한, 연속발진라이다를 통한 연속파장의 레이저 조사는 45 Hz 내지 55 Hz의 주파수로 수행되고, 상기 펄스라이다를 통한 펄스파장의 레이저 조사는 5 Hz 내지 10 Hz의 주파수로 수행되는, 모션보정방법이 제공될 수 있다.
또한, 기상센서 및 헤딩센서를 통해 난류강도, 기상 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계; 및 상기 기상센서 및 헤딩센서가 획득한 정보를 보정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기상센서 및 상기 헤딩센서를 통한 정보 측정 단계는, 상기 연속발진라이다 및 펄스라이다를 통한 정보를 측정하는 단계 이후에 수행되는, 모션보정방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들은 연속발진라이다를 이용하여 연속파장의 레이저를 조사하고, 펄스라이다를 이용하여 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상에 대한 정보를 측정할 수 있다. 이에, 연속발진라이다에 의한 상대적으로 빠른 속도로 해상에 대한 정보를 측정할 수 있고, 펄스라이다에 의해 상대적으로 넓은 측정 범위 내에서 해상에 대한 정보를 측정함으로써, 상대적으로 높은 가용성 및 정확성을 가지는 해상에 대한 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 프레임유닛에는 라이다모듈, 기상측정모듈, 선박운항가정모듈, 에너지생성모듈, 통신모듈, 제어모듈, 모니터링모듈 및 폐쇄회로티비가 서로 인접하도록 밀집형으로 수용될 수 있다. 이에, 라이다 조립체의 설치, 운송 및 유지보수가 용이할 수 있다.
또한, 모션보정방법을 통해 풍속 및 풍향에 대한 데이터가 카본 트러스터에서 제시하는 상업화 단계의 정확도를 만족하도록 정확히 보정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 라이다 조립체를 일측에서 바라 본 도면이다.
도 2는 도 1의 부유식 라이다 조립체의 메인프레임에 배치된 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 부유식 라이다 조립체의 구성 및 연결관계를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모션보정방법의 단계를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모션보정방법의 단계를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 부유식 라이다 조립체의 메인프레임에 배치된 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 부유식 라이다 조립체의 구성 및 연결관계를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모션보정방법의 단계를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모션보정방법의 단계를 나타낸 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 라이다 조립체(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에서 부유식 라이다 조립체(1)는 해상 및 기상에 대한 정보를 측정할 수 있다. 이러한 부유식 라이다 조립체(1)는 프레임유닛(100), 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400), 에너지생성모듈(500), 통신모듈(600), 제어모듈(700), 모니터링모듈(800) 및 폐쇄회로티비(900)를 포함할 수 있다.
프레임유닛(100)은 해수에 부유될 수 있으며, 라이다 조립체(1)의 외관을 형성할 수 있다. 이러한 프레임유닛(100)은 메인프레임(110), 서브프레임(120) 및 튜브(130)를 포함할 수 있다.
메인프레임(110)은 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400), 에너지생성모듈(500), 통신모듈(600), 제어모듈(700), 모니터링모듈(800) 및 폐쇄회로티비(900)를 서로가 인접 배치되도록 수용할 수 있다. 이러한 메인프레임(110)은 서브프레임(120)에 지지될 수 있다. 메인프레임(110)은 소정의 수용공간을 제공하도록 복수 개의 프레임이 저면 및 측면을 형성하도록 결합될 수 있다. 이러한 메인프레임(110)에는 제1 플랜지(111) 및 제2 플랜지(112)가 형성될 수 있다.
제1 플랜지(111)는 메인프레임(110)의 상단부 일측(도 1에서 좌측 상단부)에 형성될 수 있다. 이러한 제1 플랜지(111)에는 기상측정모듈(300)의 후술할 제1 헤딩센서(321)가 배치될 수 있다.
제2 플랜지(112)는 메인프레임(110)의 상단부에서 제1 플랜지(111)와 어긋나는 방향(도1 에서 우측 상단부)에 형성될 수 있다. 이러한 제2 플랜지(112)에는 기상측정모듈(300)의 후술할 제2 헤딩센서(322)가 배치될 수 있다.
서브프레임(120)은 튜브(130)에 의해 해수에 부유되며 메인프레임(110)을 지지할 수 있다. 이러한 서브프레임(120)에는 수용공간이 형성될 수 있으며, 후술할 배터리(520) 및 데이터처리기(610)가 수용될 수 있다.
튜브(130)는, 메인프레임(110) 및 서브프레임(120)을 해수에 부유시킬 수 있다. 이러한 튜브(130)는 서브프레임(120)의 하단부에 결합될 수 있다.
라이다모듈(200)은 해상에 대한 정보를 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 라이다모듈(200)은 연속발진라이다(210), 펄스라이다(220), 모션센서(230), 파도센서(240), 조류센서(250) 및 수심센서(260)를 포함할 수 있다.
연속발진라이다(210)는 연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 연속발진라이다(210)는 측정하고자 하는 대상물을 측정하는 속도가 상대적으로 빠른 기능을 가질 수 있다. 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)는 메인프레임(110) 내에서 서로가 인접하도록 배치될 수 있다. 한편, 이러한 연속발진라이다(210)는 연속파장으로 조사되는 레이저 도플러 라이다(continuous wave laser doppler lidar)일 수 있다.
펄스라이다(220)는 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 이러한 펄스라이다(220)는 측정하고자 하는 대상물이 위치한 측정 범위가 상대적으로 큰 기능을 가질 수 있다. 한편, 이러한 펄스라이다(220)는 펄스파장으로 조사되는 레이저 도를러 라이다(pulsed laser doppler lidar)일 수 있다.
모션센서(230)는 해상에서의 프레임유닛(100)의 이동 방향 및 속도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 모션센서(230)는 프레임유닛(100)의 6 자유도(6 degrees of freedom) 모션을 측정할 수 있다.
파도센서(240)는 파도의 스펙트럼을 측정할 수 있다. 예를 들어, 파도센서(240)는 파도의 파고 및 파향 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
조류센서(250)는 해수의 유속 및 유동방향(조류) 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 예를 들어, 조류센서(250)는 수중의 입자에서 산란되는 음파의 도플러 효과를 이용하여 유속 또는 조류를 측정할 수 있다. 이러한 조류센서(250)는 음향도플러유속계(acoustic doppler current profilers, ADCP)를 포함할 수 있다.
수심센서(260)는 해수의 수심을 측정할 수 있다. 이러한 수심센서(260)는 음파로 수중목표의 방위 및 거리를 측정할 수 있는 소나(sound navigation and ranging, SONAR)를 포함할 수 있다.
기상측정모듈(300)은 해상의 기상에 대한 정보를 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 기상측정모듈(300)은 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)를 포함할 수 있다.
기상센서(310)는 해상의 기압, 퐁속, 풍향, 온도, 습도 및 난류강도 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 이러한 기상센서(310)는 메인프레임(110) 내에서 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 기상센서(310)는 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)보다 상측으로 이격 배치될 수 있다. 다시 말해, 기상센서(310)는 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220) 사이에서 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)보다 높은 위치에 배치될 수 있다.
헤딩센서(320)는 해상에서의 선박의 위치 및 이동방향과 해상의 풍향을 측정할 수 있다. 이러한 헤딩센서(320)는 복수 개로 제공될 수 있다. 또한, 헤딩센서(320) 및 기상센서(310)는 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)가 측정한 풍향에 대한 데이터 외에 추가적, 보조적인 데이터를 측정할 수 있다. 이러한, 헤딩센서(320)는 제1 헤딩센서(321) 및 제2 헤딩센서(322)를 포함할 수 있다.
제1 헤딩센서(321)는 메인프레임(110)의 상단부 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 헤딩센서(321)는 메인프레임(110)의 제1 플랜지(111)에 배치될 수 있다.
제2 헤딩센서(322)는 제1 헤딩센서(321)와 메인프레임(110)의 상단부에서 서로가 어긋나는 방향으로 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 헤딩센서(322)는 메인프레임(110)의 제2 플랜지(112)에 배치될 수 있다. 이에, 제2 헤딩센서(322)와 제1 헤딩센서(321)는 서로가 어긋나는 방향(예를 들어 직각 방향)으로 배치될 수 있다.
선박운항측정모듈(400)은 해상에서 부유하는 선박에 대한 정보를 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 선박운항측정모듈(400)은 라이다리플렉터(410), 등명기(420) 및 자동식별기(430)를 포함할 수 있다.
라이다리플렉터(410)는 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)로부터 조사되는 레이저를 증폭시킬 수 있다. 이러한 라이다리플렉터(410)는 제1 라이다리플렉터(411) 및 제2 라이다리플렉터(412)를 포함할 수 있다.
제1 라이다리플렉터(411)는 메인프레임(110)의 상단부에서 복수 개의 헤딩센서(320) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 라이다리플렉터(411)는 제1 헤딩센서(321)와 제2 헤딩센서(322)의 사이인 메인프레임(110)의 일측 모서리 상단부에 배치될 수 있다.
제2 라이다리플렉터(412)는 메인프레임(110)의 상단부에서 복수 개의 헤딩센서(320) 및 제1 라이다리플렉터(411)와 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 라이다리플렉터(412)는 제1 라이다리플렉터(411)와 이격되도록 메인프레임(110)의 타측 모서리 상단부에 배치될 수 있다. 또한, 제2 라이다리플렉터(412)는 제1 헤딩센서(321) 및 제2 헤딩센서(322)와도 이격 배치될 수 있다.
등명기(420)는 선박의 위치 및 이동경로를 안내하고, 선박의 이동경로 상에 위치하는 장애물에 대한 정보를 선박에 전송하도록 구성될 수 있다. 이러한 등명기(420)는 메인프레임(110)의 상단부에서 제2 라이다리플렉터(412)보다 제1 라이다리플렉터(411)에 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 등명기(420)는 제1 라이다리플렉터(411)보다 제2 라이다리플렉터(412)에 상대적으로 인접하도록 메인프레임(110)의 모서리 상단부에 배치될 수 있다.
자동식별기(430)는 선박에 대한 정보를 송수신하고, 육상관제시스템의 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 자동식별기(430)는 프레임유닛(100)에 대한 정보를 타 선박에 송신할 수 있고, 타 선박에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또한, 자동식별기(430)는 육상관제시스템의 정보를 수신할 수 있다. 이러한 자동식별기(430)는 초단파(very high frequency, VHF) 무선 데이터통신시스템을 사용하여 구동될 수 있다.
에너지생성모듈(500)은 태양에너지를 전기적에너지로 전환시킬 수 있다. 이러한 에너지생성모듈(500)은 태양광패널(510), 배터리(520) 및 연료전지(530)를 포함할 수 있다.
태양광패널(510)은 태양으로부터 전달받은 빛에너지를 전기에너지로 전환할 수 있다. 이러한 태양광패널(510)은 메인프레임(110)에 대해 상단부보다 하단부가 이격하도록 가상의 수직축을 기준으로 경사방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 태양광패널(510)은 태양으로부터 조사되는 빛을 용이하게 전달 받도록 메인프레임(110)에 대해 소정의 각도로 경사지게 배치될 있다. 이러한 태양광패널(510)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 복수 개의 태양광패널(510)은 각각 메인프레임(110)의 복수 개의 측면에 경사지도록 배치될 수 있다.
한편, 태양광패널(510)은 상단부가 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)보다 상측에 위치하도록 메인프레임(110)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 태양광패널(510)은 상단부가 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220) 보다 높은 위치까지 연장되도록 메인프레임(110)에 배치될 수 있다. 이에, 파도 등에 의해 해수가 메인프레임(110) 내로 유입되어 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)가 해수에 접촉되는 것이 방지될 수 있다.
배터리(520)는 태양광패널(510) 및 연료전지(530)과 연결되며, 태양광패널(510) 및 연료전지(530)에 대한 전원을 저장할 수 있다. 이러한 배터리(520)는 서브프레임(120) 내의 하부에 배치될 수 있다. 한편, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고 배터리(520)는 메인프레임에 배치될 수도 있다.
연료전지(530)는 배터리(520)의 충전률이 상대적으로 약한 경우 가동될 수 있다. 이러한, 연료전지(530)는 메탄올을 이용하여 가동될 수 있다.
통신모듈(600)은 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400) 및 에너지생성모듈(500)로부터 획득한 데이터를 송수신할 수 있다. 이러한 통신모듈(600)은 데이터처리기(610), 휴대폰모뎀(620) 및 위성모뎀(630)을 포함할 수 있다.
데이터처리기(610)는 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400) 및 에너지생성모듈(500)로부터 획득한 데이터를 수집 및 처리할 수 있다. 또한, 데이터처리기(610)는 휴대폰모뎀(620) 또는 위성모뎀(630)을 통해서 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 이러한 데이터처리기(610)는 서브프레임(120) 내에서 배터리(520)와 상측에 배치될 수 있다. 한편, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고 데이터처리기(610)는 메인프레임(110)에 배치될 수도 있다.
휴대폰모뎀(620)은 휴대폰 통신망을 이용하여 데이터처리기(610)를 통해 획득한 데이터를 모니터링모듈(800)에 전송할 수 있다. 이러한 휴대폰모뎀(620)은 종합정보통신망과 연결되어 휴대폰, 팩시밀리, 랩탑 등에 직접 접속하여 이동데이터 서비스를 받을 수 있도록 이동통신 방식으로 구동될 수 있는 GSM(global system for mobile communications) 모뎀일 수 있다.
위성모뎀(630)은 휴대폰모뎀(620)의 통신망의 데이터 전송이 상대적으로 약한 경우 데이터 백업용으로 데이터를 모니터링모듈(800)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 위성모뎀(630)은 휴대폰모뎀(620)의 데이터 전송이 상대적으로 약한 경우 휴대폰모뎀(620)이 모니터링모듈(800)에 전송하려는 데이터를 백업하여, 모니터링모듈(800)에 전송할 수 있다. 또한, 위성모뎀(630)은 휴대폰모뎀(620)의 데이터 전송이 상대적으로 약한 경우 데이터처리기(610)를 통해 획득한 데이터를 모니터링모듈(800)에 전송할 수 있다. 이러한 위성모뎀(630)은 SAT 모뎀(satellite modem)일 수 있다.
제어모듈(700)은 라이다모듈(200)의 작동을 제어할 수 있다. 제어모듈(700)은 메인프레임(110) 내에서 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220) 사이에서 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)와 대응되는 높이에 배치될 수 있다. 이러한 제어모듈(700)은 데이터로거(710), 전원제어기(720), 메인파워뱅크(730) 및 서브파워뱅크(740)를 포함할 수 있다.
데이터로거(710)는 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400) 및 에너지생성모듈(500)로부터 외기조건, 선박 운항정보, 에너지 장치에 대한 데이터를 취득할 수 있다. 이러한 데이터로거(710)는 데이터처리기(610) 및 전원제어기(720)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 데이터로거(710)가 라이다모듈(200)로무터 획득한 정보는 데이터처리기(610)로 전송 및 저장될 수 있다
전원제어기(720)는 태양광패널(510), 연료전지(530) 및 배터리(520) 중 하나 이상에 대한 전원공급을 제어할 수 있다. 또한, 전원제어기(720)는 메인파워뱅크(730) 및 서브파워뱅크(740)와 연결될 수 있다.
메인파워뱅크(730)는 라이다 조립체(1) 전체를 직류로 구동시킬 수 있으며, 추가적인 전류는 서브파워뱅크(740)로부터 공급받을 수 있다.
서브파워뱅크(740)는 자동식별기(430), 폐쇄회로티비(900) 및 등명기(420)에 전원을 공급할 수 있다. 자동식별기(430), 폐쇄회로티비(900) 및 등명기(420)는 보안 및 위험 관리와 관련된 데이터를 측정하므로 방전의 위험이 있는 메인파워뱅크(730)와는 연결되지 않고 서브파워뱅크(740)와 연결될 수 있다.
한편, 이러한 제어모듈(700)은 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
모니터링모듈(800)은 라이다 조립체(1)의 실시간 현황을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 모니터링모듈(800)은 해수에 부유된 프레임유닛(100)의 이동 속도, 이동 방향 및 기상정보에 대한 현황을 모니터링할 수 있다.
폐쇄회로티비(900)는 선박의 충돌이나 이동상태를 감시할 수 있다. 이러한 폐쇄회로티비(900)는 복수 개(일 예로 4개)로 제공될 수 있으며, 복수 개의 폐쇄회로티비(900)는 해상의 전후좌우 방향 모두를 감시하도록 메인프레임(110)에 배치될 수 있다. 이러한 폐쇄회로티비(900)는 cctv(closed circuit television)일 수 있다. 한편, 폐쇄회로티비(900)는 블랙박스 기능을 수행할 수 있도록 대용량의 메모리가 내장될 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 부유식 라이다 조립체(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
데이터로거(710)는 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400) 및 에너지생성모듈(500)로부터 외기조건, 선박 운항정보, 에너지 장치에 대한 데이터를 취득할 수 있다. 데이터로거(710)가 라이다모듈(200)로부터 획득한 정보는 데이터처리기(610)로 전송 및 저장될 수 있다. 데이터처리기(610)에 저장된 데이터는 휴대폰모뎀(620)을 통해 육상의 모니터링모듈(800)과 통신될 수 있다. 한편, 휴대폰모뎀(620)의 데이터 전송이 상대적으로 약한 경우, 위성모뎀(630)을 이용하여 데이터를 백업할 수 있다.
모션센서(230)로 부유식 라이다 조립체(1)의 6 자유도 모션 정보를 측정한다. 또한, 프레임유닛(100)의 해상에서의 요동에 의해 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)의 풍향 측정도가 상대적으로 낮은 경우, 제1 헤딩센서(321) 및 제2 헤딩센서(322)로 해상의 풍향을 추가적으로 측정할 수 있다. 또한, 복수 개의 폐쇄회로티비(900)로 해상의 전후좌우 방향 모두를 감시함으로써, 선박의 충돌이나 이동상태를 식별할 수 있다. 또한, 메인파워뱅크(730)는 라이다 조립체(1) 전체를 직류로 구동시킬 수 있으며, 추가적인 전류는 서브파워뱅크(740)로부터 공급받을 수 있다. 이러한 서브파워뱅크(740)는 자동식별기(430), 폐쇄회로티비(900) 및 등명기(420)에 전원을 공급할 수 있다. 또한, 태양광패널(510) 및 연료전지(530)가 생산한 에너지는 메인파워뱅크(730) 또는 서브파워뱅크(740)에 전달되며, 잔여 에너지는 배터리(520)에 충전될 수 있다.
서버로 전송된 데이터는 모니터링모듈(800)을 통해 라이다 조립체(1)의 실시간 현황을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 모니터링모듈(800)은 해수에 부유된 프레임유닛(100)의 이동 속도, 이동 방향 및 기상정보에 대한 현황을 모니터링할 수 있다.
획득된 데이터는 프레임유닛(100)의 해상에서의 요동에 의해 간섭될 수 있으므로, 모션센서(230)로 프레임유닛(100)의 6 자유도 모션을 측정하고 이를 기초로 획득된 데이터를 보정한다.
이와 같이 본 발명에 따른 부유식 라이다 조립체(1)는 연속발진라이다(210)를 이용하여 연속파장의 레이저를 조사하고, 펄스라이다(220)를 이용하여 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 풍속 또는 풍향을 측정할 수 있다. 이에, 연속발진라이다(210)에 의한 상대적으로 빠른 속도로 풍속 또는 풍향을 측정할 수 있고, 펄스라이다(220)에 의해 상대적으로 넓은 측정 범위 내에서 풍속 또는 풍향을 측정함으로써, 상대적으로 높은 가용성 및 정확성을 가지는 해상에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 프레임유닛(100)의 메인프레임(110)에는 라이다모듈(200), 기상측정모듈(300), 선박운항측정모듈(400), 에너지생성모듈(500), 통신모듈(600), 제어모듈(700), 모니터링모듈(800) 및 폐쇄회로티비(900)가 서로 인접하여 배치되도록 밀집형으로 수용될 수 있다. 이에, 라이다 조립체(1)의 설치, 운송 및 유지보수가 용이할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 모션보정방법(S10)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 본 발명의 모션보정방법(S10)을 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과의 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
본 실시예에서 모션보정방법(S10)은 부유식 라이다 조립체(1)를 이용하여 부유식 라이다 조립체(1) 위치의 회전운동 및 병진운동에 의한 오차를 보정하고, 보정된 위치를 기초로 측정된 해상에 대한 정보를 보정하는 방법일 수 있다. 이러한, 모션보정방법(S10)은 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S11), 센서를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S12), 초기위치 측정단계(S13), 회전운동 및 병진운동 측정단계(S14), 데이터 오류제거 및 보완 단계(S15), 회전운동 및 병진운동 보정단계(S16) 및 해상정보 보정단계(S17)를 포함할 수 있다.
레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S11)는 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)를 통해 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계일 수 있다. 이러한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S11)는 8분 내지 12분 동안 측정된 데이터의 평균으로 산출될 수 있다. 예를 들어, 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)로 연속파장의 레이저 및 펄스파장의 레이저를 10분 동안 조사하고, 10분 동안 측정된 풍속 및 풍향에 대한 데이터의 평균값을 산출할 수 있다.
센서를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S12)는 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)를 통해 난류강도, 기상 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계일 수 있다. 이러한 센서를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S12)는 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S11)에서 누락되거나 보충되어야 할 데이터를 추가적, 보조적으로 측정하는 단계일 수 있다.
초기위치 측정단계(S13)는 해상에서의 라이다 조립체(1)의 초기위치를 측정하는 단계일 수 있다. 이러한 초기위치 측정단계(S13)는 해수에 부유된 라이다 조립체(1)가 파도 등에 의해 요동되지 않은 상태에서의 위치를 측정하는 단계일 수 있다.
회전운동 및 병진운동 측정단계(S14)는 모션센서(230)를 통해 6 자유도 모션 측정방식을 이용하여 라이다 조립체(1)가 초기 위치로부터 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계일 수 있다. 이러한 회전운동 및 병진운동 측정단계(S14)는 라이다 조립체(1)가 파도 등에 의해 요동되거나 이동되었을 때 라이다 조립체(1)의 회전운동 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계일 수 있다.
데이터 오류제거 및 보완 단계(S15)는 연속발진라이다(210), 펄스라이다(220), 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)를 통해 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보에 대해 오류가 발생한 데이터를 제거하고, 누락된 데이터를 보완하는 단계일 수 있다.
회전운동 및 병진운동 보정단계(S16)는 회전운동 및 병진운동된 라이다 조립체(1)의 위치에 대한 정보를 보정하는 단계일 수 있다. 이러한 회전운동 및 병진운동 보정단계(S16)는 파도 등에 의해 요동되거나 이동되어 회전운동 및 병진운동된 라이다 조립체(1)의 위치에 대한 정보를 초기위치와 대응되도록 보정하는 단계일 수 있다.
해상정보 보정단계(S17)는 초기위치로 보정된 상태에서 연속발진라이다(210), 펄스라이다(220), 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)가 획득한 정보를 보정하는 단계일 수 있다. 이러한 해상정보 보정단계(S17)는 라이다 조립체(1)의 위치에 대한 정보가 초기위치와 대응되도록 보정된 상태에서 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)가 획득한 데이터와 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)가 획득한 데이터를 보정하는 단계일 수 있다.
위와 같은 보정단계가 수행되면 라이다 조립체(1)의 위치에 대한 정보가 보정되고, 이를 기초로 풍속 및 풍향에 대한 데이터가 정확히 보정될 수 있다. 한편, 보정된 풍속 및 풍향에 대한 데이터는 데이터베이스로 업데이트될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 모션보정방법(S20)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 본 발명의 모션보정방법(S20)을 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과의 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
본 실시예에서 모션보정방법(S20)은 부유식 라이다 조립체(1)를 이용하여 연속파장의 레이저 및 펄스파장의 레이저의 천정각과 방위각을 산출하고, 회전운동 및 병진운동된 연속파장의 레이저 및 펄스파장의 레이저의 천정각과 방위각을 보정하여, 측정된 해상에 대한 정보를 보정하는 방법일 수 있다. 이러한, 모션보정방법(S20)은 연속파장의 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S21), 펄스파장의 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계 (S22), 센서를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S23), 라이다 조립체의 회전운동 및 병진운동 측정단계(S24), 데이터 오류제거 및 보완 단계(S25), 레이저의 천정각 및 방위각 산출단계(S26), 레이저의 천정각 및 방위각 보정단계(S27) 및 해상정보 보정단계(S28)를 포함할 수 있다.
연속파장의 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S21)는 연속발진라이다(210)를 통해 복수 개의 연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 연속파장의 레이저는 5개의 개별적인 레이저를 조사하여 정보를 측정할 수 있다. 또한, 복수 개의 연속파장의 레이저 조사는 45 Hz 내지 55 Hz의 주파수로 수행될 수 있다.
펄스파장의 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계 (S22)는 펄스라이다(220)를 통해 복수 개의 펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 펄스파장의 레이저는 5개의 개별적인 레이저를 조사하여 정보를 측정할 수 있다. 또한, 복수 개의 펄스파장의 레이저 조사는 5 Hz 내지 10 Hz의 주파수로 수행될 수 있다.
센서를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S23)는 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)를 통해 난류강도, 기상 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계일 수 있다. 이러한 센서를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S23)는 연속파장의 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계(S21) 및 펄스파장의 레이저 조사를 통한 난류강도, 풍속 및 풍향 측정단계 (S22)에서 누락되거나 보충되어야 할 데이터를 추가적, 보조적으로 측정하는 단계일 수 있다.
라이다 조립체의 회전운동 및 병진운동 측정단계(S24)는 모션센서(230)를 통해 6 자유도 모션 측정방식을 이용하여 라이다 조립체(1)가 초기 위치로부터 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계일 수 있다.
데이터 오류제거 및 보완 단계(S25)는 연속발진라이다(210), 펄스라이다(220), 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)를 통해 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보에 대해 오류가 발생한 데이터를 제거하고, 누락된 데이터를 보완하는 단계일 수 있다.
레이저의 천정각 및 방위각 산출단계(S26)는 파도 등에 의해 라이다 조립체(1)가 요동되거나 이동된 상태에서 연속발진라이다(210)가 조사한 회전운동 및 병진운동된 연속파장의 레이저의 천정각 및 방위각을 산출하는 단계일 수 있다. 또한, 레이저의 천정각 및 방위각 산출단계(S26)는 파도 등에 의해 라이다 조립체(1)가 요동되거나 이동된 상태에서 펄스라이다(220)가 조사한 회전운동 및 병진운동된 펄스파장의 레이저의 천정각 및 방위각을 산출하는 단계일 수 있다.
레이저의 천정각 및 방위각 보정단계(S27)는 회전운동 및 병진운동된 연속발진라이다(210)의 연속파장의 레이저 및 펄스라이다(220)의 펄스파장의 레이저의 천정각과 방위각을 보정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 천정각 및 방위각 보정단계(S27)는 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태의 라이다 조립체(1)의 위치에 대한 정보가 초기위치와 대응되도록 보정된 상태에서, 회전/병진 운동된 상태의 연속파장의 레이저 및 회전/병진 운동된 상태의 펄스파장의 레이저의 천정각 및 방위각을 보정하는 단계일 수 있다.
해상정보 보정단계(S28)는 레이저의 천정각과 방위각이 보정된 상태에서 연속발진라이다(210), 펄스라이다(220), 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)가 획득한 정보를 보정하는 단계일 수 있다. 이러한 해상정보 보정단계(S28)는 라이다 조립체(1)의 위치에 대한 정보가 초기위치와 대응되도록 보정된 상태에서 연속발진라이다(210) 및 펄스라이다(220)가 획득한 데이터와 기상센서(310) 및 헤딩센서(320)가 획득한 데이터를 보정하는 단계일 수 있다.
위와 같은 보정단계가 수행되면 복수 개의 연속파장의 개별적인 레이저 및 복수 개의 펄스파장의 개별적인 레이저의 천정각과 방위각이 보정 되고, 이를 기초로 풍속 및 풍향에 대한 데이터가 정확히 보정될 수 있다. 특히, 난류강도에 대한 데이터가 오차 없이 정확히 보정될 수 있다. 한편, 보정된 난류강도, 풍속 및 풍향에 대한 데이터는 데이터베이스로 업데이트될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 부유식 라이다 조립체 100: 프레임유닛
110: 메인프레임 111: 제1 플랜지
112: 제2 플랜지 120: 서브프레임
130: 튜브 200: 라이다모듈
210: 연속발진라이다 220: 펄스라이다
230: 모션센서 240: 파도센서
250: 조류센서 260: 수심센서
300: 기상측정모듈 310: 기상센서
320: 헤딩센서 321: 제1 헤딩센서
322: 제2 헤딩센서 400: 선박운항측정모듈
410: 라이다리플렉터 411: 제1 라이다리플렉터
412: 제2 라이다리플렉터 420: 등명기
430: 자동식별기 500: 에너지생성모듈
510: 태양광패널 520: 배터리
530: 연료전지 600: 통신모듈
610: 데이터처리기 620: 휴대폰모뎀
630: 위성모뎀 700: 제어모듈
710: 데이터로거 720: 전원제어기
730: 메인파워뱅크 740: 서브파워뱅크
800: 모니터링모듈 900: 폐쇄회로티비
110: 메인프레임 111: 제1 플랜지
112: 제2 플랜지 120: 서브프레임
130: 튜브 200: 라이다모듈
210: 연속발진라이다 220: 펄스라이다
230: 모션센서 240: 파도센서
250: 조류센서 260: 수심센서
300: 기상측정모듈 310: 기상센서
320: 헤딩센서 321: 제1 헤딩센서
322: 제2 헤딩센서 400: 선박운항측정모듈
410: 라이다리플렉터 411: 제1 라이다리플렉터
412: 제2 라이다리플렉터 420: 등명기
430: 자동식별기 500: 에너지생성모듈
510: 태양광패널 520: 배터리
530: 연료전지 600: 통신모듈
610: 데이터처리기 620: 휴대폰모뎀
630: 위성모뎀 700: 제어모듈
710: 데이터로거 720: 전원제어기
730: 메인파워뱅크 740: 서브파워뱅크
800: 모니터링모듈 900: 폐쇄회로티비
Claims (17)
- 해수에 부유되며 내부에 수용공간이 형성된 메인프레임을 포함하는 프레임유닛;
기상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 기상측정모듈;
해상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 라이다모듈;및
해상에서 부유하는 선박에 대한 정보를 측정하도록 구성되는 선박운항측정모듈을 포함하고,
상기 라이다모듈은,
해상에서의 상기 프레임유닛의 이동 방향 및 속도를 측정하는 모션센서;
연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 연속발진라이다; 및
펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 펄스라이다를 포함하고,
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다는, 상기 메인프레임 내에서 서로가 인접하도록 배치되며,
상기 기상측정모듈은, 해상에서의 선박의 위치 및 이동방향과 해상의 풍향을 측정하는 헤딩센서를 더 포함하고,
상기 헤딩센서는 복수 개로 제공되며,
복수 개의 상기 헤딩센서는 상기 메인프레임의 상단부에서 서로가 어긋나는 방향으로 이격 배치되고,
상기 선박운항측정모듈은, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다로부터 조사되는 레이저를 증폭시키는 라이다리플렉터를 포함하고,
상기 라이다리플렉터는
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 복수 개의 헤딩센서 사이에 배치되는 제1 라이다리플렉터; 및
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제1 라이다리플렉터와 이격 배치되는 제2 라이다리플렉터를 포함하는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 기상측정모듈은, 해상의 기압, 퐁속, 풍향, 온도, 습도 및 난류강도 중 하나 이상을 측정하는 기상센서를 포함하며,
상기 기상센서는, 상기 메인프레임 내에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다 사이에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다보다 상측으로 이격 배치되는,
부유식 라이다 조립체. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 선박운항측정모듈은,
선박의 위치 및 이동경로를 안내하고, 상기 선박의 이동경로 상에 위치하는 장애물에 대한 정보를 상기 선박에 전송하도록 구성되는 등명기를 더 포함하고,
상기 등명기는,
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제2 라이다리플렉터보다 상기 제1 라이다리플렉터에 인접하도록 배치되는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 선박운항측정모듈은, 상기 프레임유닛 및 상기 선박에 대한 정보를 송수신하는 자동식별기를 더 포함하고,
상기 자동식별기는 상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제2 라이다리플렉터와 인접 배치되는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
태양으로부터 전달받은 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 태양광패널을 더 포함하고,
상기 태양광패널은,
상기 메인프레임에 대해 상단부보다 하단부가 이격하도록 가상의 수직축을 기준으로 경사방향으로 연장되고,
상기 태양광패널은,
상기 메인프레임 내의 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다가 해수와 접촉되는 것을 방지하도록, 상기 상단부가 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다 보다 상측에 위치하도록 상기 메인프레임에 배치되는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 라이다모듈의 작동을 제어하는 제어모듈을 더 포함하고,
상기 제어모듈은 상기 메인프레임 내에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다 사이에서 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다와 대응되는 높이에 배치되는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 라이다모듈로부터 획득한 해상에 대한 데이터를 수집 및 처리하는 데이터처리기를 더 포함하고,
상기 프레임유닛은, 해수에 부유되며 상기 메인프레임을 지지하는 서브프레임을 더 포함하고,
상기 데이터처리기는, 상기 서브프레임 내에 배치되는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 라이다모듈은,
파도의 파고 및 파향 중 하나 이상을 측정하는 파도센서;
해수의 유속 및 유동방향 중 하나 이상을 측정하는 조류센서; 및
해수의 수심을 측정하는 수심센서 중 하나 이상을 포함하는,
부유식 라이다 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 라이다모듈 및 상기 기상측정모듈로부터 획득한 정보를 외부와 송수신할 수 있는 통신모듈을 더 포함하고,
상기 통신모듈은,
상기 라이다모듈 및 상기 기상측정모듈로부터 획득한 데이터를 수집 및 처리하는 데이터처리기;
상기 데이터처리기를 통해 획득한 데이터를 외부로 전송할 수 있는 휴대폰모뎀; 및
상기 휴대폰모뎀이 외부로 전송하는 상기 데이터를 백업하거나, 상기 데이터처리기를 통해 획득한 데이터를 외부로 전송할 수 있는 위성모뎀을 포함하는,
부유식 라이다 조립체. - 부유식 라이다 조립체의 모션보정방법에 있어서,
상기 부유식 라이다 조립체는,
해수에 부유되며 내부에 수용공간이 형성된 메인프레임을 포함하는 프레임유닛;
기상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 기상측정모듈;
해상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 라이다모듈; 및
해상에서 부유하는 선박에 대한 정보를 측정하도록 구성되는 선박운항측정모듈을 포함하고,
상기 라이다모듈은,
해상에서의 상기 프레임유닛의 이동 방향 및 속도를 측정하는 모션센서;
연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 연속발진라이다; 및
펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 펄스라이다를 포함하고,
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다는, 상기 메인프레임 내에서 서로가 인접하도록 배치되며,
상기 기상측정모듈은, 해상의 기압, 퐁속, 풍향, 온도, 습도 및 난류강도 중 하나 이상을 측정하는 기상센서; 및
해상에서의 선박의 위치 및 이동방향과 해상의 풍향을 측정하는 헤딩센서를 더 포함하고,
상기 헤딩센서는 복수 개로 제공되며,
복수 개의 상기 헤딩센서는 상기 메인프레임의 상단부에서 서로가 어긋나는 방향으로 이격 배치되고,
상기 선박운항측정모듈은, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다로부터 조사되는 레이저를 증폭시키는 라이다리플렉터를 포함하고,
상기 라이다리플렉터는
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 복수 개의 헤딩센서 사이에 배치되는 제1 라이다리플렉터; 및
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제1 라이다리플렉터와 이격 배치되는 제2 라이다리플렉터를 포함하고,
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다를 통해 상기 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계;
상기 모션센서를 통해 상기 라이다 조립체가 초기 위치로부터 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계;
상기 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향에 대한 데이터 오류 제거 및 보완 단계;
상기 회전운동 및 상기 병진운동된 상기 라이다 조립체의 위치에 대한 정보를 보정하는 단계; 및
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다가 획득한 상기 정보를 보정하는 단계를 포함하는,
모션보정방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다를 통해 상기 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계는 8분 내지 12분 동안 측정된 데이터의 평균으로 산출되는,
모션보정방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 기상센서 및 상기 헤딩센서를 통해 상기 해상의 난류강도, 기상 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계; 및
상기 기상센서 및 상기 헤딩센서가 획득한 상기 정보를 보정하는 단계를 더 포함하고,
상기 기상센서 및 상기 헤딩센서를 통한 상기 정보를 측정하는 단계는, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다를 통한 상기 정보를 측정하는 단계 이후에 수행되는,
모션보정방법. - 부유식 라이다 조립체의 모션보정방법에 있어서,
상기 부유식 라이다 조립체는,
해수에 부유되며 내부에 수용공간이 형성된 메인프레임을 포함하는 프레임유닛;
기상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 기상측정모듈;
해상에 대한 정보를 측정하도록 구성된 라이다모듈; 및
해상에서 부유하는 선박에 대한 정보를 측정하도록 구성되는 선박운항측정모듈을 포함하고,
상기 라이다모듈은,
해상에서의 상기 프레임유닛의 이동 방향 및 속도를 측정하는 모션센서;
연속파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 연속발진라이다; 및
펄스파장의 레이저를 조사하여 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 펄스라이다를 포함하고,
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다는, 상기 메인프레임 내에서 서로가 인접하도록 배치되며,
상기 기상측정모듈은, 해상의 기압, 퐁속, 풍향, 온도, 습도 및 난류강도 중 하나 이상을 측정하는 기상센서; 및
해상에서의 선박의 위치 및 이동방향과 해상의 풍향을 측정하는 헤딩센서를 더 포함하고,
상기 헤딩센서는 복수 개로 제공되며,
복수 개의 상기 헤딩센서는 상기 메인프레임의 상단부에서 서로가 어긋나는 방향으로 이격 배치되고,
상기 선박운항측정모듈은, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다로부터 조사되는 레이저를 증폭시키는 라이다리플렉터를 포함하고,
상기 라이다리플렉터는
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 복수 개의 헤딩센서 사이에 배치되는 제1 라이다리플렉터; 및
상기 메인프레임의 상단부에서 상기 제1 라이다리플렉터와 이격 배치되는 제2 라이다리플렉터를 포함하고,
상기 연속발진라이다를 통해 복수 개의 상기 연속파장의 레이저를 조사하여 상기 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계;
상기 펄스라이다를 통해 복수 개의 상기 펄스파장의 레이저를 조사하여 상기 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향 중 하나 이상을 측정하는 단계;
상기 모션센서를 통해 상기 라이다 조립체가 초기 위치로부터 회전운동된 상태 및 병진운동된 상태를 측정하는 단계;
상기 해상의 난류강도, 풍속 및 풍향에 대한 데이터 오류 제거 및 보완 단계;
상기 회전운동 및 상기 병진운동된 상기 연속파장의 레이저 및 상기 펄스파장의 레이저의 천정각과 방위각을 산출하는 단계;
상기 회전운동 및 상기 병진운동된 상기 연속파장의 레이저 및 상기 펄스파장의 레이저의 상기 천정각과 상기 방위각을 보정하는 단계; 및
상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다가 획득한 정보를 보정하는 단계를 포함하는,
모션보정방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 연속발진라이다를 통한 상기 연속파장의 레이저 조사는 45 Hz 내지 55 Hz의 주파수로 수행되고,
상기 펄스라이다를 통한 상기 펄스파장의 레이저 조사는 5 Hz 내지 10 Hz의 주파수로 수행되는,
모션보정방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 기상센서 및 상기 헤딩센서를 통해 상기 해상의 난류강도, 기상 및 풍향 중 하나 이상에 대한 정보를 측정하는 단계; 및
상기 기상센서 및 상기 헤딩센서가 획득한 상기 정보를 보정하는 단계를 더 포함하고,
상기 기상센서 및 상기 헤딩센서를 통한 상기 정보를 측정하는 단계는, 상기 연속발진라이다 및 상기 펄스라이다를 통한 상기 정보를 측정하는 단계 이후에 수행되는,
모션보정방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220189005A KR102532117B1 (ko) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220189005A KR102532117B1 (ko) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102532117B1 true KR102532117B1 (ko) | 2023-05-12 |
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ID=86385490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220189005A KR102532117B1 (ko) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 부유식 라이다 조립체 및 모션보정방법 |
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| KR101349890B1 (ko) * | 2013-05-23 | 2014-01-14 | 티엔씨 퍼스트 주식회사 | 해양환경 및 선박 통합관리 시스템 |
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