KR20170033608A - 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내 수조 내의 두 위치에 각각 설치된 라이다(lidar)를 이용하여 모형 선박의 상대 운동 정보를 획득하고 이 획득된 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 구하여 모형 선박의 유체력 미계수를 추정하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템은 실내 수조의 두 변에 각각 설치된 제 1, 2 라이다, 및 상기 제 1, 2 라이다를 이용하여 선수 및 선미 각각에 마커가 장착된 모형 선박의 평면 운동을 계측하는 선박 평면운동 계측 장치를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템으로서: 상기 선박 평면운동 계측 장치는, 상기 모형 선박의 운항 상태를 변경시키도록 구성된, 선박의 운항 상태 조정부; 상기 제 1, 2 라이다로부터 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보를 수집하도록 구성된 라이다 정보 수집부; 상기 라이다 정보 수집부로부터 수집된 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보를 획득하도록 구성된, 선박의 상대운동 정보 획득부; 상기 선박의 상대운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 선박의 상대운동 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 획득하도록 구성된, 선박의 운동 정보 획득부; 및 상기 선박의 운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정하도록 구성된, 선박의 유체력 미계수 추정부를 포함한다.

Description

실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING PLANAR MOTION OF SHIP IN INDOOR AQUARIUM ENVIRONMENT}
본 발명은 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 실내 수조 내의 두 위치에 각각 설치된 라이다(lidar)를 이용하여 모형 선박의 상대 운동 정보를 획득하고 이 획득된 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 구하여 모형 선박의 유체력 미계수를 추정하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박을 건조하여 선주에게 인도하기 전에 조종성능을 평가하기 위해 내수면 또는 실내 수조에서 자유 항주 실험을 수행하게 된다. 자유 항주 실험이란 모형 선박을 이용하여 실선시운전에서 수행하는 선회 시험, 지그재그 시험 등을 수행하고 이로부터 조종성능을 직접 평가하는 실험을 의미한다. 내수면에서의 자유 항주 실험은 외부환경 외란에 의해 계측 정보의 정확성이 낮다. 그리고 실내 수조 환경에서의 실험은 PMM(Planar Motion Mechanism) 시험, 회전팔 시험 및 CMT(Circular Motion Test) 등이 있다. 한편, 예인 수조 또는 공학 수조에서 선박의 운동을 계측하기 위해서는 수조 내의 XY 전차에 선박을 구속시켜서 선박의 위치 및 운동 정보를 계측하거나 XY 전차 내에 장착된 카메라를 이용하여 선박을 운동 정보를 계측한다.
그러나, 상기 PMM 시험, 회전팔 시험 및 CMT 시험이나 XY 전차에 선박을 구속시키는 작업은 비용이 많이 들고 시간이 많이 소비된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 실험 비용이 적게 들며 시간 소모가 적으면서 정확한 선박 운동 계측이 가능한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템은 실내 수조의 두 변에 각각 설치된 제 1, 2 라이다, 및 상기 제 1, 2 라이다를 이용하여 선수 및 선미 각각에 마커가 장착된 모형 선박의 평면 운동을 계측하는 선박 평면운동 계측 장치를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템으로서: 상기 선박 평면운동 계측 장치는 상기 모형 선박의 운항 상태를 변경시키는, 선박의 운항 상태 조정부; 상기 제 1, 2 라이다로부터 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보를 수집하는 라이다 정보 수집부; 상기 라이다 정보 수집부로부터 수집된 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보를 획득하는, 선박의 상대운동 정보 획득부; 상기 선박의 상대운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 선박의 상대운동 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 획득하는, 선박의 운동 정보 획득부; 및 상기 선박의 운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정하는, 선박의 유체력 미계수 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 있어서, 상기 선박의 운항 상태 조정부에 의해 변경되는 모형 선박의 운항 상태는 방향타의 각도 변화에 따른 지그재그 운항 상태, 및 방향타의 각도에 따른 선회 운항 상태를 포함할 수 있다
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 있어서, 상기 선박의 상대운동 정보 획득부에서 획득되는, 선박의 상대운동 정보는 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표 및 선박의 회전각을 포함할 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 있어서, 상기 선박의 운동 정보 획득부에서 획득되는, 선박의 운동정보는 상기 선박의 상대운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표를 이용하여 구한 선박의 속도 및 가속도와, 상기 선박의 회전각을 이용하여 구한 선박의 회전각속도 및 회전각가속도를 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법은 선박 평면 운동 계측 장치를 초기화하는 단계; 선박의 운항 상태 조정부에 의해 모형 선박의 운항 상태가 변경되는 단계; 제 1, 2 라이다 각각에 의해 선박에 장착된 마커가 인식되는 단계; 라이다 정보 수집부에 의해 상기 제 1, 2 라이다로부터 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집되는 단계; 선박의 상대운동 정보 획득부가 상기 수집 단계에서 수집된 거리 및 각도 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보를 획득하는 단계; 선박의 운동 정보 획득부가 상기 상대운동 정보 획득 단계에서 획득된 상기 선박의 상대운동 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 획득하는 단계; 및 선박의 유체력 미계수 추정부가 상기 운동 정보 획득 단계에서 획득된 상기 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법에 있어서, 상기 운항 상태 변경 단계는 방향타의 각도를 변화하면서 지그재그 운항 상태를 변경하는 단계; 및 방향타의 각도를 변화하면서 선회 운항 상태를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법에 있어서, 상기 수집 단계는 상기 제 1 라이다에 의해 하나의 마커만이 인식될 때는 상기 제 2 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집될 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법에 있어서, 상기 수집 단계는 상기 제 2 라이다에 의해 하나의 마커만이 인식될 때는 상기 제 1 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집될 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법에 있어서, 상기 수집 단계는 상기 제 1, 2 라이다 모두에 의해 두개의 마커가 인식될 때는 상기 제 1 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리 및 각도 정보와 상기 제 2 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리 및 각도 정보가 수집되어 두 정보의 평균값이 이용될 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법에 있어서, 상기 상대운동 정보 획득 단계는 상기 수집 단계에서 수집된 거리 및 각도 정보를 이용해 해당 라이다 좌표계에서의 두 마커의 좌표를 획득하는 단계; 상기 두 마커의 좌표 획득 단계에서 획득된 두 마커의 좌표를 이용하여 해당 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 획득하는 단계; 상기 중심점의 좌표 획득 단계에서 획득된 해당 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표로 변환하는 단계; 및 상기 두 마커를 연결한 직선의 기울기를 이용하여 선박의 회전각을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법에 있어서, 상기 운동 정보 획득단계는 상기 상대운동 정보 획득단계에서 획득된 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 수치미분하여 선박의 속도를 획득하는 단계; 상기 속도 획득 단계에서 획득된 선박의 속도를 수치미분하여 선박의 가속도를 획득하는 단계; 및 상기 회전각 획득단계에서 획득된 선박의 회전각을 이용하여 선박의 회전 각속도 및 회전각가속도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법에 의하면, 실내 수조 내의 두 위치에 각각 설치된 라이다를 이용하여 모형 선박의 상대 운동 정보를 획득하고 이 획득된 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 구하여 모형 선박의 유체력 미계수를 추정하는 방식을 사용하기 때문에, 종래의 실내 환경에서의 모형 선박의 운동 계측 방식에 비해 실험 비용이 적게 들며 시간 소모가 적으면서 정확한 선박의 운동 계측이 가능하다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 있어서 두개의 라이다가 모형 선박에 레이저 펄스를 주사하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템의 상세 블록도이다.
도 3은 도 2의 선박 평면 운동 계측 시스템에서 선박 평면 운동 계측 장치가 라이다를 이용해 선박의 상대 운동 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 의해 구현되는 선박 평면 운동 계측 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 5는 도 4의 선박 평면 운동 계측 방법에서의 선박의 상대 운동 정보 획득 단계(S5)에 대한 상세 플로우챠트이다.
도 6은 도 4의 선박 평면 운동 계측 방법에서의 선박의 운동정보 획득 단계(S6)에 대한 상세 플로우챠트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 있어서 두개의 라이다가 모형 선박에 레이저 펄스를 주사하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템의 상세 블록도이며, 도 3은 도 2의 선박 평면 운동 계측 시스템에서 선박 평면 운동 계측 장치가 라이다를 이용해 선박의 상대 운동 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1, 2 라이다(L1, L2) 및 선박 평면운동 계측 장치(200)를 포함한다.
제 1, 2 라이다(L1, L2)는 실내 수조의 두 변에 각각 설치되어 모형 선박의 선수 및 선미 각각에 장착된 마커(P1, P2)에 레이저 펄스를 주사하여 마커까지의 거리 및 각도를 측정하여 선박 평면운동 계측 장치(200)에 전달해주는 역할을 한다. 제 1, 2 라이다(L1, L2)의 장착위치는 특별히 제한되지는 않지만 실내 수조의 두 변에 설치되는 것이 모형선박의 계측을 위해 유리할 수 있다.
선박 평면운동 계측 장치(200)는 제 1, 2 라이다(L1, L2)를 이용하여 선수 및 선미 각각에 마커(P1, P2)가 장착된 모형 선박의 평면 운동을 계측하는 역할을 한다. 선박 평면운동 계측 장치(200)는 선박의 운항 상태 조정부(210), 라이다 정보 수집부(220), 선박의 상대운동 정보 획득부(230), 선박의 운동정보 획득부(240) 및 선박의 유체력 미계수 추정부(250)를 포함한다.
선박의 운항 상태 조정부(210)는 모형 선박의 운항 상태를 변경시키는 역할을 하며, 변경될 수 있는 운항 상태는 방향타의 각도 변화에 따른 지그재그 운항 상태, 및 방향타의 각도에 따른 선회 운항 상태를 포함한다.
라이다 정보 수집부(220)는 제 1, 2 라이다(L1, L2)로부터 인식된 마커(P1, P2)까지의 거리와 각도 정보를 수집하도록 구성되어 있다.
선박의 상대운동 정보 획득부(230)는 라이다 정보 수집부(220)로부터 수집된 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보(글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표 및 선박의 회전각을 포함함)를 획득하도록 구성되어 있다.
선박의 상대운동 정보 획득부(230)에서 상대운동 정보를 획득하는 과정에 대해서 도 3 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 라이다 정보 수집부(220)로부터 각 라이다(L1, L2)로부터 마커(P1, P2)까지의 거리 및 각도 정보를 인가받아 해당 라이다 좌표계에서의 두 마커(P1, P2)의 좌표를 획득한다(S51). L1 좌표계에서 바라본 선수 마크(P2)의 좌표(
Figure pat00001
,
Figure pat00002
)와 선미 마크(P1)의 좌표(
Figure pat00003
,
Figure pat00004
)는 수학식 1과 같으며, L2 좌표계에서 바라본 선수 마크(P2)의 좌표(
Figure pat00005
,
Figure pat00006
)와 선미 마크(P1)의 좌표(
Figure pat00007
,
Figure pat00008
)는 수학식 2와 같다.
Figure pat00009
[여기서,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
는 L1에서 바라본 선박의 선수 마커까지의 거리(m) 및 각도(radian)이며,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
는 L1에서 바라본 선박의 선미 마커까지의 거리(m) 및 각도(radian)임]
Figure pat00014
[여기서,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
는 L2에서 바라본 선박의 선수 마커까지의 거리(m) 및 각도(radian)이며,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
는 L2에서 바라본 선박의 선미 마커까지의 거리 (m) 및 각도 (radian)임]
이어서, 상기 스텝(S51)에서 획득된 L1 마커의 선수 마크(P2)의 좌표(
Figure pat00019
,
Figure pat00020
)및 선미 마크(P1)의 좌표(
Figure pat00021
,
Figure pat00022
)와, L2 마커의 선수 마크(P2)의 좌표(
Figure pat00023
,
Figure pat00024
)와 선미 마크(P1)의 좌표(
Figure pat00025
,
Figure pat00026
)를 이용하여 L1 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표(
Figure pat00027
,
Figure pat00028
)와 L2 라이다 좌표계에서의 중심점의 좌표(
Figure pat00029
,
Figure pat00030
)를 수학식 3 및 수학식 4와 같이 획득한다(S52).
Figure pat00031
Figure pat00032
이후, 스텝(S52)에서 획득된 L1 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표(
Figure pat00033
,
Figure pat00034
)와 L2 라이다 좌표계에서의 중심점의 좌표(
Figure pat00035
,
Figure pat00036
)를 회전 행렬 및 이동 행렬을 이용하여 수학식 5 및 수학식 6과 같이 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표(
Figure pat00037
,
Figure pat00038
)로 변환한다(S53).
Figure pat00039
[여기서,
Figure pat00040
는 L1좌표계에서 글로벌 좌표계로의 변환 행렬이며,
Figure pat00041
는 글로벌 좌표계에서 바라본 L1 까지의 X축에 대한 거리(m)임]
Figure pat00042
[여기서,
Figure pat00043
는 L2좌표계에서 글로벌 좌표계로의 변환 행렬이며,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
는 글로벌 좌표계에서 바라본 L1, L2까지의 X축, Y축에 대한 거리(m)임]
이어서, 두 마커(P1, P2)를 연결한 직선의 기울기를 이용하여 선박의 회전각을 획득한다(S54).
선박의 운동 정보 획득부(240)는 선박의 상대운동 정보 획득부(230)로부터 획득된 선박의 상대운동 정보(글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표 및 선박의 회전각을 포함함)를 이용해 선박의 운동 정보를 획득하도록 구성되어 있다. 선박의 운동정보는 선박의 상대운동 정보 획득부(230)로부터 획득된 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표를 수치미분하여 구한 선박의 속도, 이 선박의 속도를 수치미분하여 구한 가속도, 선박의 회전각을 수치미분하여 구한 선박의 회전각속도, 및 이 선박의 회전각속도를 수치미분하여 구한 회전각가속도를 포함한다.
선박의 유체력 미계수 추정부(250)는 선박의 운동 정보 획득부(240)로부터 획득된 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정하도록 구성되어 있다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템을 이용한 선박 평면 운동 계측 방법을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템에 의해 구현되는 선박 평면 운동 계측 방법을 나타내는 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 나타낸다.
먼저, 선박 평면 운동 계측 장치(200)가 초기화된다(S1). 또한, 제 1, 2 라이다(L1, L2)가 점검되고, 운동을 계측하기 위한 모형 선박의 상태가 점검되며, 운동을 계측하기 위한 모형 선박의 초기 위치 및 초기 운동 상태가 체크된다.
이어서, 선박의 운항 상태 조정부(210)에 의해 모형 선박의 운항 상태가 변경된다(S2). 즉, 방향타의 각도를 변화하면서 지그재그 운항 상태를 변경하며, 방향타의 각도를 변화하면서 선회 운항 상태를 변경한다.
이후, 제 1, 2 라이다(L1, L2) 각각에 의해 선박에 장착된 마커(P1, P2)가 인식된다(S3).
스텝(S4)에서는 라이다 정보 수집부(220)에 의해 제 1, 2 라이다(L1, L2)로부터 인식된 마커(P1, P2)까지의 거리와 각도 정보가 수집된다. 본 스텝(S4)은 제 1 라이다(L1)에 의해 하나의 마커만이 인식될 때는 제 2 라이다(L2)에 의해 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집된다. 한편, 제 2 라이다(L2)에 의해 하나의 마커만이 인식될 때는 제 1 라이다(L1)에 의해 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집된다. 한편, 제 1, 2 라이다(L1, L2) 모두에 의해 두개의 마커가 인식될 때는 제 1 라이다(L1)에 의해 인식된 마커까지의 거리 및 각도 정보와 제 2 라이다(L2)에 의해 인식된 마커까지의 거리 및 각도 정보가 수집되어 두 정보의 평균값이 이용된다.
스텝(S5)에서는 선박의 상대운동 정보 획득부(230)가 상기 스텝(S4)에서 수집된 거리 및 각도 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보를 획득한다. 스텝(S5)은 스텝(S4)에서 수집된 거리 및 각도 정보를 이용해 해당 라이다 좌표계에서의 두 마커의 좌표를 획득하는 스텝(S51), 상기 스텝(S51)에서 획득된 두 마커의 좌표를 이용하여 해당 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 획득하는 스텝(S52), 상기 스텝(S52)에서 획득된 해당 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표로 변환하는 스텝(S53), 및 두 마커(P1, P2)를 연결한 직선의 기울기를 이용하여 선박의 회전각을 획득하는 스텝(S54)을 포함한다.
스텝(S6)에서는 선박의 운동 정보 획득부(240)가 상기 스텝(S5)에서 획득된 선박의 상대운동 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 획득한다. 스텝(S6)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스텝(S5)에서 획득된 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 수치미분하여 선박의 속도를 획득하는 스텝(S61), 상기 스텝(S61)에서 획득된 선박의 속도를 수치미분하여 선박의 가속도를 획득하는 스텝(S62), 및 상기 스텝(S54)에서 획득된 선박의 회전각을 이용하여 선박의 회전 각속도 및 회전각가속도를 획득하는 스텝(S63)을 포함한다.
스텝(S7)에서는 선박의 유체력 미계수 추정부(250)가 상기 스텝(S6)에서 획득된 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법에 의하면, 실내 수조 내의 두 위치에 각각 설치된 라이다를 이용하여 모형 선박의 상대 운동 정보를 획득하고 이 획득된 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 구하여 모형 선박의 유체력 미계수를 추정하는 방식을 사용하기 때문에, 종래의 실내 환경에서의 모형 선박의 운동 계측 방식에 비해 실험 비용이 적게 들며 시간 소모가 적으면서 정확한 선박의 운동 계측이 가능하다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
L1: 제 1 라이다 L2: 제 2 라이다
200: 선박 평면운동 계측 장치 210: 선박의 운항상태 조정부
220: 라이다 정보 수집부 230: 선박의 상대운동 정보 획득부
240: 선박의 운동정보 획득부 250: 선박의 유체력 미계수 추정부

Claims (11)

  1. 실내 수조의 두 변에 각각 설치된 제 1, 2 라이다, 및 상기 제 1, 2 라이다를 이용하여 선수 및 선미 각각에 마커가 장착된 모형 선박의 평면 운동을 계측하는 선박 평면운동 계측 장치를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템으로서:
    상기 선박 평면운동 계측 장치는,
    상기 모형 선박의 운항 상태를 변경시키는, 선박의 운항 상태 조정부;
    상기 제 1, 2 라이다로부터 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보를 수집하는 라이다 정보 수집부;
    상기 라이다 정보 수집부로부터 수집된 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보를 획득하는, 선박의 상대운동 정보 획득부;
    상기 선박의 상대운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 선박의 상대운동 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 획득하는, 선박의 운동 정보 획득부; 및
    상기 선박의 운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정하는, 선박의 유체력 미계수 추정부를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선박의 운항 상태 조정부에 의해 변경되는 모형 선박의 운항 상태는,
    방향타의 각도 변화에 따른 지그재그 운항 상태, 및
    방향타의 각도에 따른 선회 운항 상태를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선박의 상대운동 정보 획득부에서 획득되는, 선박의 상대운동 정보는,
    글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표 및 선박의 회전각을 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선박의 운동 정보 획득부에서 획득되는, 선박의 운동정보는,
    상기 선박의 상대운동 정보 획득부로부터 획득된 상기 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점 좌표를 이용하여 구한 선박의 속도 및 가속도와,
    상기 선박의 회전각을 이용하여 구한 선박의 회전각속도 및 회전각가속도를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 기재된, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템을 이용한 선박 평면 운동 계측 방법으로서:
    선박 평면 운동 계측 장치를 초기화하는 단계;
    선박의 운항 상태 조정부에 의해 모형 선박의 운항 상태가 변경되는 단계;
    제 1, 2 라이다 각각에 의해 선박에 장착된 마커가 인식되는 단계;
    라이다 정보 수집부에 의해 상기 제 1, 2 라이다로부터 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집되는 단계;
    선박의 상대운동 정보 획득부가 상기 수집 단계에서 수집된 거리 및 각도 정보를 이용해 선박의 상대운동 정보를 획득하는 단계;
    선박의 운동 정보 획득부가 상기 상대운동 정보 획득 단계에서 획득된 상기 선박의 상대운동 정보를 이용해 선박의 운동 정보를 획득하는 단계; 및
    선박의 유체력 미계수 추정부가 상기 운동 정보 획득 단계에서 획득된 상기 선박의 운동 정보를 이용해 선박의 유체력 미계수를 추정하는 단계를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 운항 상태 변경 단계는,
    방향타의 각도를 변화하면서 지그재그 운항 상태를 변경하는 단계; 및
    방향타의 각도를 변화하면서 선회 운항 상태를 변경하는 단계를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 수집 단계는,
    상기 제 1 라이다에 의해 하나의 마커만이 인식될 때는 상기 제 2 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집되는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 수집 단계는,
    상기 제 2 라이다에 의해 하나의 마커만이 인식될 때는 상기 제 1 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리와 각도 정보가 수집되는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 수집 단계는,
    상기 제 1, 2 라이다 모두에 의해 두개의 마커가 인식될 때는 상기 제 1 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리 및 각도 정보와 상기 제 2 라이다에 의해 인식된 마커까지의 거리 및 각도 정보가 수집되어 두 정보의 평균값이 이용되는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 상대운동 정보 획득 단계는,
    상기 수집 단계에서 수집된 거리 및 각도 정보를 이용해 해당 라이다 좌표계에서의 두 마커의 좌표를 획득하는 단계;
    상기 두 마커의 좌표 획득 단계에서 획득된 두 마커의 좌표를 이용하여 해당 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 획득하는 단계;
    상기 중심점의 좌표 획득 단계에서 획득된 해당 라이다 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표로 변환하는 단계; 및
    상기 두 마커를 연결한 직선의 기울기를 이용하여 선박의 회전각을 획득하는 단계를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 운동 정보 획득단계는,
    상기 상대운동 정보 획득단계에서 획득된 글로벌 좌표계에서의 선박의 중심점의 좌표를 수치미분하여 선박의 속도를 획득하는 단계;
    상기 속도 획득 단계에서 획득된 선박의 속도를 수치미분하여 선박의 가속도를 획득하는 단계; 및
    상기 회전각 획득단계에서 획득된 선박의 회전각을 이용하여 선박의 회전 각속도 및 회전각가속도를 획득하는 단계를 포함하는, 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 방법.
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