KR20170009158A - 수중위치 추적을 위한 가변음향 송수신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중의 음향발생장치에 대해 기존의 방식인 단음으로 획일화된 음향 발생 방식을 통신 체계에서 국제 공용으로 인식되어 있는 모스 부호(Morse Code)를 적용하여,
기존의 음향발생장치의 청각 의존 기능과 더불어 문자나 숫자로 인식할 수 있게 하고, 모스 부호로 출력되는 신호를 변환하여 시각화하는 장치를 발명함으로써,
수중에서 위치, 장비, 지명, 소유지 등의 명명과 분류 및 각종 해난에서 인명, 조사, 작업 등에서 효율적으로 위치와 식별이 가능하게 하고, 모스 부호로 발생되는 음향 신호를 시각화하여 청각(수중 헤드폰)에 의지한 위치 추적 방법을 획기적으로 개선시킴으로써 작업 능률 개선 및 해양과 해난 분야에 효과적으로 응용할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Description

수중위치 추적을 위한 가변음향 송수신장치{Variable acoustic transmitter/receiver for underwater positioning}

수중에서 위치, 장비, 지명, 소유지 등의 명명과 분류, 그리고 각종 해난 사고에서 인명, 조사, 작업과 관련하여 위치를 추적하거나 식별할 수 있도록 하기 위하여 기존의 청각에 의한 위치 추적 방법을 개선하고 수중에서의 작업 능률 개선과 해양·해난 분야에 효과적으로 응용할 수 있는 기술로써, 기존의 음향발생장치에 통신 체계에서 이미 국제 공용으로 인식되어 있는 모스 부호(Morse Code)를 적용하여 출력되는 모스 신호로 위치를 추적하고 추적 대상을 식별을 할 수 있으며, 수신기(탐지장치)에서는 출력 신호(송신 신호)를 시각화하여 시각적으로 위치 추적을 할 수 있는 송수신 장치의 개발에 관한 것이다.

기존의 음향발생장치는 일정한 단음을 발생시키는 방식으로, 신호 횟수와 신호를 감지할 수 있는 특정 주파수가 제품, 용도에 따라 지정되어 있다. 수중에서 위치 및 방향을 파악하기 위해서는 장치에 지정되어 있는 주파수와 송신음의 신호 횟수를 숙지하고 수신기(수중 헤드폰)에서 신호 횟수와 세기를 감청하는 방식을 따르고 있기 때문에, 수중의 위치 표시, 잠수부 작업, 장치 표시 등 각각의 용도에 맞게 사용하거나 여러 개소를 표식하고자 할 때는 장치별로 일일이 신호 횟수를 숙지해야 하는 번거로움이 있고 청각에만 의존하여 위치를 파악해야 하기 때문에 작업 효율성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 기존 장치는 업체별, 제품별로 자체의 고유 음향 체계를 가지고 있어 범용이나 긴급을 요하는 곳에서는 효율적이지 못하고 신호 세기로 위치를 추정해야 하기 때문에 탐지 위치에 대한 거리와 방향을 파악하는데 어려움이 있으며, 수중의 장기간 해양조사를 하기 위한 해양연구조사장비에 대해서는 수중에 투여하고 수거를 위해 표식으로 부표를 띄우지만 고의나 부주의로 소실되는 경우가 많아 이를 방지할 수 있는 저비용, 효율적인 수중 위치 추적 장치가 요구되며,

잠수작업이나 스쿠버 다이빙에서 개인 상태나 조류와 같은 예기 하지 않는 상황으로 먼바다로 표류하거나 실종되는 사고가 발생할 때는 대규모의 수색작업에 따른 비용 손실을 감수할 수밖에 없기 때문에 이를 방지하기 위한 효과적인 대책이 필요하다.

본 발명은 기존 방식을 개선하기 위해, 신호 발생 방식을 모스 부호로 변환하여 송신하게 함으로써 수중에서의 위치에 대해 식별과 분류를 용이하게 하고 누구나 감청 주파수를 알면 그 신호가 의미하는 용도를 파악할 수 있도록 하였으며,

직관적인 식별을 위해 탐지장치에서 위치, 방향, 거리 등을 시각화함으로써 시각적으로 식별을 가능하게 함으로써 선박 및 수중 작업자가 신호음으로 수중 위치 표식에 필요한 용도와 구분을 용이하게 하는 장치이다.

KR 1019940000121 A KR 1019980700225 A KR 1020080024699 A JP 23252747 A JP 13526006 A US 20120134239 A1 US 20090008184 A1 US 20080166120 A1

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 기존의 음향발생장치의 신호 방식을 모스 부호로 변환하여 음향 식별이 가능하게 함으로써 수중에서의 위치 추적과 식별 대상의 구분을 용이하게 하고, 발생된 음향을 시각화하여 위치 및 방향을 탐지하는 데 있어 청각에 의존하는 기존 장치의 단점을 개선하여 효율적인 수중 작업을 가능하게 하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음향발생장치는 수중에서의 사용목적에 따라 문자나 숫자로 인식할 수 있도록 모스 부호로 변환하여 출력하는 회로 내부의 발진회로와 변조회로를 구비하고,

상기 장치가 수중에서 휴면 상태에 있을 경우 수신기에서 동작시킬 수 있는 명령 회로와;

상기 장치에서 모스 부호로 출력되는 신호를 탐지하고 다시 문자와 숫자로 변환하여 시각화하는 장치를 설계 구비한다.

상기 시각화 장치는 출력 신호의 세기에 따라 방향, 거리를 추정·측정한 값과 출력 신호의 의미(문자, 숫자)를 화면에 나타내는 디스플레이부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 디스플레이부는 휴대용 장치, 손목 착용형 장치, 잠수 고글면에 삽입하는 장치로 설계한다.

본 발명의 음향발생장치는 모스 부호를 적용하여 송신한 음향 신호를 문자 및 숫자로 시각화함으로써 수중 위치 표시 및 각종 해양장비에 대해 분류와 추적 대상에 대해 위치별로 명칭을 부여하거나 숫자 색인을 가능하게 하고,

소형화를 통해 어구 등에 부착하여 소유주를 구분하는 음향 신호를 발생시킴으로써 해양무단투기에 대해 방지 효과로 해양 환경 보호를 위한 기능을 수행할 수 있으며,

구명물품에 장착함으로써 위급상황 발생시 구조신호, 깊이, 위치 등을 모스 부호로 발신하여 해난 구조 작업에 효율적으로 적용할 수 있고,

수심, 온도, 유속, 염분 등을 계측하는 감지기(sensor)에 장착함으로써 측정 신호에 대한 실시간 분석이 가능하게 함으로서 효율적인 해양장비 운영을 도모하고 고가의 해양조사장치를 대체할 수 있다.

또한, 본 발명의 시각화 장치는 기존의 청각 의존적인 탐지 방식과 더불어 시각적으로 추적 대상의 명명, 거리, 방향을 화면으로 직관적인 인식이 가능하여 작업 능률을 효과적으로 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에서 음향발생장치(10)의 구조이고,
도 2는 본 발명의 음향발생장치(10)의 응용분야를 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 음향발생장치(10)의 출력신호를 시각화할 수 있는 응용장치를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 음향발생장치(10)의 회로구조를 나타낸 회로도이고,
도 5는 음향발생장치(10)의 발진기(21)의 발진회로(20)를 나타낸 회로도이고,
도 6은 본 발명에서 음향발생장치(10)와 이에 발생된 신호를 시각적으로 출력하는 시각화 장치(30)의 회로 구조도이다.

도 2와 도 3은 본 발명의 용도를 나타내는 개략도이다. 수중에서 잠수부, 좌초선박, 암초, 어류, 특정 위치 등의 표시를 위해 본 발명의 음향발생장치(10)가 설치되고, 음향발생장치(10)에서 발생하는 음향을 모스 신호로 변환하여 일정 주기로 송신하도록 하거나 음향발생장치(10)가 수중에서 장기간 대기 시간을 요할 경우, 수신기의 명령 신호에 의해 동작하도록 설계된다.

위치, 방향, 분류 정보 등은 기존의 음향발생장치(수중 헤드폰)의 탐지장치에서도 감청할 수 있으며, 본 발명의 시각화 장치(30)를 통해 선박 또는 부이(buoy)에 장착하여 보다 효율적으로 파악할 수 있다.

또한, 시각화 장치(30)는 수중 작업자가 사용할 경우, 손목형으로 제작하거나 잠수 고글에 장착·제작함으로써 위치표시의 약자, 깊이, 거리, 수신강도 등을 쉽게 인지하도록 설계한다.

음향발생장치(10)의 설계 바탕은 수중에서 음파가 거리에 따라 감쇄할 수밖에 없고 주파수의 제곱에 비례하여 증가하므로 수kHz~수백kHz의 저중역의 초음파를 사용하여 설계하고, 음원과 센서의 거리에 따라 주파수의 세기가 변화하는 도플러 효과를 이용하여 설계한다.

음향발생장치(10)는 도 1에서 송신부(10)의 순서도에 따라 설계되며, 용도에 따라 주파수를 설정과 시각화 장치(30)에 표시될 내용을 명명하고 이 내용을 모스 신호로 변환하고 최종 음향을 발생시키게 된다.

시각화 장치(30)는 도 1에서 송신부(10)의 음파 발생으로 출력된 신호를 수신부(30)에서 출력을 감지하는 주파수로 설정하여 탐지하고 탐지된 모스 신호를 해석과 더불어 신호 세기를 측정하여 방향과 위치를 추정하고 이를 시각화하여 출력한다.

음향발생장치(10)의 송신부 순서도는 도 4의 회로도에 나타낸 바와 같이 정전압 회로(16)의 순차설계에 따라 발진회로(20), 변조회로(12), 트리거회로(13), 상태표시회로(14) 그리고 출력회로(15)를 거쳐 음향신호를 출력하게 된다. 발진회로(20)는 도 5에서 가변주파수 OSC(발진기)(21)의 출력 신호를 트랜지스터에서 전력 증폭한 후에 펄스 트랜스를 거쳐 교류출력을 하도록 하고, 회로상의 문제로 발진이 정지하였을 때 특성 열화를 피하기 위하여 초음파발진기를 직류와 분리하여 설계한다.

도 6은 음향발생장치(10)와 시각화 장치(30)의 구성도를 나타낸 것이며, 초음파를 출력하고 출력 신호를 시각화하기 위해서는 송신 소자에 공진 주파수와 똑같은 주파수의 발진전력을 더하여 직류 성분이 없도록 하고 음압레벨을 높여서 사용하고, 원 칩 마이크로프로세서(40)를 사용하여 H 또는 L의 출력 레벨을 만들어서 일정 주기를 생성시켜 신호 값을 출력하거나 시각화 장치에 디스플레이하도록 한다.

Claims (3)

1. 모스 부호를 적용한 음향발생장치와,
   상기 장치에서 모스 부호로 변환시킨 음향을 출력(송신)하는 방식과,
   상기 장치가 수신기의 명령 신호에 의해 대화식으로 동작하는 방식.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장치에서 출력된 모스 부호 신호를 변환하여 시각화하는 장치와 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 장치의 손목착용 방식과 잠수 고글 내부 표면의 제작 형태와 방법으로 설계된 장치.
   

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