KR20180044087A - 자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 유지 시스템 및 이를 이용한 위치 유지 방법 - Google Patents

자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 유지 시스템 및 이를 이용한 위치 유지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박에 설치된 서로 다른 위치의 GPS 신호를 사용하여 선박의 헤딩각도를 예측하여 자이로 센서의 고장시에도 정확하게 선수각 제어를 가능하게 한 자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 제어 시스템 및 이를 이용한 위치 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 측정하는 DP 계측부와, 상기 선박의 위치를 제어하는 추력부와, 상기 추력부에 추력제어신호를 출력하는 DP 제어부를 포함하여 선박의 현재 위치가 목표 지점으로부터 정해진 범위를 벗어나지 않도록 선박의 위치를 유지하는 동적 위치 유지 시스템에 있어서, 상기 DP 계측부는 서로 다른 위치에 설치된 DGPS 수신기를 포함하고, 상기 DP 제어부는 상기 DP 계측부에 포함된 자이로센서의 고장시 상기 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 선박의 헤딩각도를 예측하고, 예측된 헤딩각도와 상기 DP 계측부를 통해 측정된 선박 정보를 이용하여 추력제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 동적 위치 유지 시스템이 제공된다.

Description

자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 유지 시스템 및 이를 이용한 위치 유지 방법{DYNAMIC POSITIONING SYSTEM AND DYNAMIC POSITIONING CORRESPONDING TO FAULT OF GYRO SENSOR METHOD USING THE SAME}
본 발명은 자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 유지 시스템 및 이를 이용한 위치 유지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에 설치된 서로 다른 위치의 GPS 신호를 사용하여 선박의 헤딩각도를 예측하여 자이로 센서의 고장시에도 정확하게 선수각 제어를 가능하게 한 자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 제어 시스템 및 이를 이용한 위치 제어 방법에 관한 것이다.
최근 들어 국제적으로 급격한 산업화 현상 및 공업 발전 추이에 따라 한정된 지구 자원은 점차 바닥을 들어내고 있으며, 이에 따른 원유의 안정적인 생산 및 공급은 대단히 중요한 사안이 되고 있다.
따라서, 최근에는 해저에 있는 석유 채굴기술의 발달과 더불어 대형 석유회사들은 지금까지 경제성을 상실했던 군소 한계유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선의 필요성을 절실히 느끼고 있고, 이에 대한 개발을 적극 모색하고 있는 현실이다.
이러한 해양의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 정제 및 저장할 수 있는 FPSO(Floating Production Storage Offloading), 드릴쉽 등의 선박이 점진적으로 늘어나고 있다. 이러한 선박은 특성상 일정 위치에서 오랜 작업을 수행하기 때문에 조류 및 풍향, 풍속 파고에 의하여 흔들림이나, 위치변화가 적을 수록 보다 안전한 유전 개발을 이룰 수 있고, 시추작업이 완료된 어느 한 장소에서 다른 장소로 이동하는데 소요되는 시간 및 조작성은 가능한 짧고 간단할 수록 좋다. 이때 조류 및 풍향, 풍속, 파고에 의하여 선체가 흔들려 위치가 변하는 현상은 동적 위치 제어 시스템(Dynamic Positioning System, 이하 'DPS'라 한다)에 의해 해소될 수 있다.
이와 같은 DPS는 부유식 해상 구조물을 원하는 지점에 지속적으로 위치시키는 시스템으로서, 삼성중공업 주식회사에 의해 출원된 대한민국공개특허 제10-2009-0020732호(공개일: 2009.05.27., 동적 위치 제어 시스템)외에도 다수가 출원되어 있다.
상기 특허를 포함하는 종래의 DPS는 조류, 파랑, 바람 등 외력이 존재하는 해상 상태에서 선박의 위치와 방향을 자동으로 유지시켜주는 제어 시스템으로, 선박의 위치와 방향을 자동으로 유지시켜 주기 위해서 다양한 정보가 필요한데, 대표적인 것이 GPS를 활용한 위치정보와 자리로 센서를 활용한 방위정보이다.
그러나, 종래의 DPS는 자이로 센서의 고장시 선박의 방위를 알 수 없기 때문에 선수각(Heading) 제어에 어려움이 있고, 수학적 모델을 기반으로 선박의 선수각을 예측하는 프로세스를 보유하고 있지만 실제 상태를 예측하는데는 한계가 있다.
대한민국공개특허 제10-2009-0020732호(2009.05.27) "동적 위치 제어 시스템"
본 발명의 목적은, 선박에 설치된 서로 다른 위치의 GPS 신호를 사용하여 선박의 헤딩각도를 예측하여 자이로 센서의 고장시에도 정확하게 선수각 제어를 가능하게 한 자이로 센서의 고장에 대응하는 선박의 동적 위치 제어 시스템 및 이를 이용한 위치 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 측정하는 DP 계측부와, 상기 선박의 위치를 제어하는 추력부와, 상기 추력부에 추력제어신호를 출력하는 DP 제어부를 포함하여 선박의 현재 위치가 목표 지점으로부터 정해진 범위를 벗어나지 않도록 선박의 위치를 유지하는 동적 위치 유지 시스템에 있어서, 상기 DP 계측부는 서로 다른 위치에 설치된 DGPS 수신기를 포함하고, 상기 DP 제어부는 상기 DP 계측부에 포함된 자이로센서의 고장시 상기 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 선박의 헤딩각도를 예측하고, 예측된 헤딩각도와 상기 DP 계측부를 통해 측정된 선박 정보를 이용하여 추력제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 동적 위치 유지 시스템이 제공된다.
상기 DP 제어부는 서로 다른 위치에 설치된 제 1 DGPS 수신기와 제 2 DGPS로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 제 1 및 제 2 DGPS 수신기간의 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 계산하고, 계산된 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 이용하여 상기 선박의 헤딩각도를 산출할 수 있다.
상기 DP 제어부는 상기 자이로센서 자체로부터 에러 신호를 수신하거나, 상기 자이로센서와 연결된 연결라인의 단락을 검출하거나, 상기 자이로센서로부터 일정시간동안 측정값의 고착이거나, 또는 상기 선박에 설치된 자이로센서가 복수개인 경우 복수의 자이로센서로부터 측정된 측정값을 비교하여 측정값들간의 차이가 기준차이보다 크면 상기 자이로센서의 고장으로 판단할 수 있다.
상기 DP 제어부는 상기 예측된 헤딩각도를 칼만필터에 제공하여 선체의 변위, 속도값을 추정하고 추정된 선체의 변위, 속도 값의 피드포워드제어를 통해 상기 추력제어신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 측정하는 DP 계측부와, 상기 선박의 위치를 제어하는 추력부와, 상기 추력부에 추력제어신호를 출력하는 DP 제어부를 포함하여 선박의 현재 위치가 목표 지점으로부터 정해진 범위를 벗어나지 않도록 선박의 위치를 유지하는 동적 위치 유지 시스템의 동적 위치 유지 방법에 있어서, 상기 DP 제어부가, 상기 DP 계측부로부터 측정된 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 수신하는 단계; 상기 DP 제어부가, 상기 수신된 선박 정보를 근거로 하여 상기 DP 계측부에 포함된 자이로센서의 고장인지 여부를 판단하는 단계; 상기 DP 제어부가, 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 자이로센서의 고장시 상기 DP 계측부에 포함된 복수의 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 이용하여 상기 선박의 헤딩각도를 예측하는 단계; 및 상기 DP 제어부가, 상기 수신된 선박 정보와 상기 예측된 헤딩각도를 반영하여 생성된 추력제어신호를 상기 추력부에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 위치 유지 시스템의 동적 위치 유지 방법이 제공된다.
상기 예측하는 단계는, 서로 다른 위치에 설치된 제 1 DGPS 수신기와 제 2 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 제 1 및 제 2 DGPS 수신기간의 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 계산하고, 계산된 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 이용하여 상기 선박의 헤딩각도를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 위치 유지 시스템의 동적 위치 유지 방법은 상기 예측하는 단계 이후에, 상기 DP 제어부가, 상기 예측된 헤딩각도를 칼만필터에 제공하여 선체의 변위, 속도값을 추정하고 추정된 선체의 변위, 속도 값의 피드포워드제어를 통해 상기 추력제어신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 선박에 설치된 서로 다른 위치의 GPS 신호를 사용하여 선박의 헤딩각도를 예측하여 자이로 센서의 고장시에도 정확하게 선수각 제어를 가능하게 한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 동적 위치 유지 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 서로 다른 위치에 설치된 DGPS 수신기의 GPS 신호를 이용하여 선박의 헤딩각도를 예측하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 동적 위치 유지 시스템을 이용한 동적 위치 유지 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 동적 위치 유지 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있고, 도 2는 서로 다른 위치에 설치된 DGPS의 GPS 신호를 이용하여 방위각을 예측하는 방법을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 동적 위치 유지 시스템(100)은 DP 계측부(110)와, DP 제어부(120)와, 추력부(130)와, 자세 측정부(140)를 포함한다.
DP 계측부(110)는 풍력계(Anemometer)(110)와, 서로 다른 위치에 설치된 복수의 DGPS(Global Positioning System) 수신기(112)와, GLONASS(Global Navigation Satellite System)(113)와, 자이로센서(114)와, 팬빔(Fan Beam)(115)과, 음향 센서(116)를 구비한다.
풍력계(111)는 풍향 및 풍속을 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 DP 제어부(120)로 출력한다.
복수의 DGPS 수신기(112)는 선박의 위치를 각각 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 DP 제어부(120)로 출력한다.
복수의 DGPS 수신기(112)는 도 2에 도시된 바와 같이 선박(S)의 서로 다른 위치에 설치되는 3개의 DGPS 수신기, 즉 제 1 내지 제 3 DGPS(112a, 112b, 112c) 수신기일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 서로 다른 위치에 설치된 2개의 DGPS 수신기로도 구현 가능하다.
GLONASS(113)는 선박의 위치를 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 DP 제어부(120)로 출력한다. GLONASS(113)는 복수의 DGPS 수신기(112)에 의해 측정된 위치를 보정하는 역할을 한다. 극지방의 경우에는 위성에서 받는 신호에 오차가 크기 때문에 이를 보정하기 위하여 러시아 위성에 의한 위치확인 시스템인 GLONASS(113)를 사용하는 것이다.
자이로센서(114)는 선박의 헤딩 각도를 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 DP 제어부(120)로 출력한다. 자이로센서(114)는 DP 규정을 만족하도록 DP Class 0 및 DP Class 1에서 적어도 1개 이상이 선박에 설치되어야 하고, DP Class 2 이상에서 적어도 3개 이상이 선박에 설치되어야 한다.
DR 규정에 맞게 선박에 설치된 자이로센서(114)가 모두 고장난 경우 DP 제어부(120)에 포함된 제어기(121)는 서로 다른 위치에 설치된 복수의 GPS 수신기(112)로부터 수신된 서로 다른 위치의 GPS 신호, 적어도 2개 이상의 위치정보를 이용하여 선박의 헤딩 각도를 예측한다.
팬빔(115)은 선박에 대한 상대적인 위치를 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 DP 제어부(120)로 출력한다.
음향 센서(116)는 선박의 기준점 위치를 계산할 수 있는 데이터를 DP 제어부(120)로 출력한다.
본 명세서에서 선박은 광의로 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물을 포함하는 것이다.
DP 제어부(120)는 제어기(121)와 오퍼레이션 콘솔(Operation Console)(122)을 구비한다. 제어기(121)는 칼만 필터(121a), PID 제어기(121b) 및 추력 분배부(121c)를 포함한다.
칼만 필터(Kalman Filter)(121a)는 DP 계측부(110)로부터 측정된 수평면 좌표 헤딩 각도 또는 자이로센서(114)의 고장으로 인해 DP 제어부(120)로부터 예측된 헤딩 각도, 풍향 및 풍속을 로우 패스 필터링을 통해 제어가 가능한 형태로 필터링한다. 선체의 위치를 원하는 곳에 유지하기 위해서는 먼저 현재의 상태, 즉 선체의 변위 및 속도를 알아내는 것이 필요한데, 칼만 필터(121a)가 상태 추정기로 사용된다. 환경 변화에 따른 동적 위치 유지 시스템 조정은 칼만 게인값을 조절하는 것만으로 가능하다.
제어기(121)는 선박에 설치된 자이로센서(114) 모두에서 자체적으로 생성된 에러신호를 수신하면 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)의 고장으로 판단한다. 또한, 제어기(121)는 자이로센서(114)와 연결된 연결라인들의 접점신호를 모니터링하여 자이로센서(114)와 연결된 연결라인의 단락 여부를 검출하고, 자이로센서(114)와 연결된 연결라인 모두에서 단락이 검출된 경우 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)의 고장으로 판단한다. 또한, 제어기(121)는 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)로부터 측정된 측정값이 일정시간동안 고착(Freeze)되거나, 예를 들면 3개의 자이로센서(114)로부터 측정된 측정값을 비교하여 측정값들간의 차이가 기준차이보다 크면 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)의 고장으로 판단한다.
이와 같이 선박에 설치된 자이로센서(114)가 모두 고장으로 판단되면 제어기(121)는 복수의 DGPS 수신기(112) 중 서로 다른 위치에 설치된 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 DGPS 수신기(112a)와 제 3 DGPS 수신기(112c)로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 제 1 및 제 3 DGPS 수신기(112a, 112c)간의 x축 방향으로의 거리(dx)와 y축 방향으로의 거리(dy)를 계산하고, 계산된 x축 방향으로의 거리(dx)와 y축 방향으로의 거리(dy)를 하기의 수학식 1에 반영하여 선박의 헤딩 각도(θ)를 산출한다.
Figure pat00001
이와 같이 산출된 선박의 헤딩 각도는 칼만 필터(121a)에 제공되어, 선체의 변위, 속도 등의 값을 추정한다.
PID 제어기(121b)는 칼만 필터(121a)를 통해서 추정된 선체의 변위, 속도 등의 값의 피드 포워드 제어(Feed Forward Control)를 통하여 제어 추력, 즉 제어신호를 생성한다. 그 결과로 나온 제어추력을 추력 분배부(121c)의 추력효율값에 맞춰 추력부(130)에 분배되도록 하여, 선체의 요구되는 위치와 현재 위치와의 차이를 줄이는 방향으로 즉, 선체를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
PID 제어기(121b)에서는 칼만 필터(121a)를 통해 얻은 상태의 추정값을 이용하여 피드백 제어 및 피드 포워드 제어를 실행한다. 피드백 제어의 경우, 측정된 선박의 위치 및 헤딩 값과 목표한 선박의 위치 및 헤딩 값 사이의 오차가 0이 되도록 하는 제어신호를 출력한다. 피드 포워드 제어의 경우, 풍량 및 풍향과 해상 변화에 따라 설정되는 DP 조정값을 반영하여 이에 대한 제어신호를 출력한다. 피드백 제어를 위한 제어신호와 피드 포워드 제어를 위한 제어신호가 합쳐져서 최종적인 제어신호가 계산된다.
추력 분배부(121c)는 연료 소모를 최소화하기 위해, 프로펠러(도 1의 131), 쓰러스터(도 1의 132) 및 러더(도 1의 133)로 추력을 적절히 분배한다.
DP 제어부(120)는 상술된 칼만 필터(121a), PID 제어기(121b) 및 추력 분배부(121c)를 통해서 적절한 제어신호를 생성하여 추력부(130)로 출력한다.
제어기(121)는 DP 계측부(110)로부터 수신된 선박의 위치 정보 및 바람에 기초하여 선박이 정해진 위치를 유지하기 위한 제어신호를 추력부(130)로 출력한다. 특히 제어기(121)는 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)의 고장이 인식되면 서로 다른 위치에 설치된 2개의 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 이용하여 예측된 선박의 헤딩각도로 대체하여 선박이 정해진 위치를 유지하기 위한 제어신호를 추력부(130)로 출력한다.
이에 따라 자이로센서(114)가 모두 고장이 발생되더라도 서로 다른 위치에 설치된 복수의 DGPS 수신기(112)의 GPS신호를 수신하여 선박의 헤딩각도를 예측할 수 있어, 선박이 정해진 위치를 유지하는 작업을 안정적으로 수행할 수 있다.
제어기(121)는 오퍼레이션 콘솔(122)을 통해 오퍼레이터의 명령을 입력받는다. 본 실시예에서는 제어기(121)가 PLC(Programmable Logic Controller)로 구현되는 것으로 설명한다.
추력부(130)는 프로펠러(131)와, 스러스터(Thruster)(132)와, 러더(rudder)(133)를 구비한다.
프로펠러(131)는 선박의 전후 방향으로의 위치를 유지시키며, 제어기(121)에 의해 그 추력이 제어된다.
스러스터(132)는 선박의 좌우 방향으로의 위치를 유지시키며, 제어기(121)에 의해 그 추력이 제어된다.
러더(133)는 선박의 회전방향을 조정하며, 제어기(121)에 의해 제어된다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 선박의 동적 위치 유지 시스템을 이용한 동적 위치 유지 방법이 도시되어 있다. 이제, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박의 동적 위치 유지 방법을 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면 DP 제어부(120)에 포함된 제어기(121)는 선박에 설치된 DP 계측부(110)로부터 계측된 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 수신한다(S11).
더 자세하게는 DP 계측부(도 1의 110)로부터의 측정값이 제어기(도 1의 120)로 수신된다. 즉, 풍력계(도 1의 111)로부터 풍향 및 풍속에 대한 측정 데이터가 수신되며, 복수의 DGPS 수신기(도 1의 112) 및 GLONASS(도 1의 113)로부터 선박의 위치에 대한 데이터가 수신되고, 자이로센서(도 1의 114)로부터 선박의 헤딩에 대한 측정 데이터가 수신되고, 팬빔(도 1의 115)으로부터 다른 구조물과의 상대 위치 데이터가 수신되며, 음향 센서(116)로부터 음향 데이터가 수신된다. DGPS 수신기(도 1의 112)로부터 얻은 선박의 위치값을 GLONASS(113)로부터 얻은 선박의 위치값을 이용하여 보정한다. 그에 따라, 위성에서 받는 신호의 오차가 큰 극지방에서 선박의 위치를 더욱 정확하게 측정할 수 있게 된다.
제어기(121)는 상술된 S11 단계 이전 또는 상술된 S11 단계 이후에 선박에 설치된 자이로센서(114)가 모두 고장인지 여부를 판단한다(S13). 자이로센서(114)의 고장은 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)가 고장인 경우를 말하며, 선박의 설치된 복수의 자이로센서(114) 중 하나의 자이로센서가 고장인 경우 정상 동작되는 자이로센서로부터 측정된 선박의 헤딩각도를 이용할 수 있다.
제어기(121)는 선박에 설치된 자이로센서(114) 모두에서 자체적으로 생성된 에러신호를 수신하거나, 자이로센서(114)와 연결된 각각 연결라인의 단락이 모두 검출되거나, 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)로부터 측정된 측정값이 일정시간 동안 고착(Freeze)되거나, 복수의 자이로센서(114)로부터 측정된 측정값을 비교하여 측정값들간의 차이가 기준차이보다 큰 경우 선박에 설치된 모든 자이로센서(114)가 고장인 것으로 판단한다.
상기 S13 단계의 판단결과, 선박에 설치된 자이로센서(114)가 모두 고장이 아닌 경우, 즉 선박에 설치된 복수의 자이로센서 중에서 정상동작하는 자이로센서가 존재하는 경우 제어기(121)는 DP 계측부(도 1의 110)로부터 측정된 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 이용하여 추력부(130)에 반영될 제어신호를 생성한다(S14). DP 제어부(도 1의 120)는 DP 계측부(도 1의 110)로부터 수신된 환경외력을 포함하는 선박 정보에 근거하여 선체의 요구되는 위치와 현재 위치와의 차이를 줄이는 방향으로 이동시키기 위한 추력제어신호를 생성한다.
이후, 제어기(121)는 생성된 추력제어신호를 추력부(130)에 출력한다(S19). 연료 소모를 최소화하기 위해 프로펠러(도 1의 131), 쓰러스터(도 1의 132) 및 러더(도 1의 133)로 추력을 적절히 분배하도록 출력한다.
상기 S13 단계의 판단결과, 선박에 설치된 자이로센서(114)가 모두 고장인 경우, 제어기(121)는 서로 다른 위치에 설치된 복수의 DGPS 수신기(112)로부터 수신된 위치정보를 이용하여 복수의 DGPS 수신기(112)간의 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 각각 계산하고 계산된 x축 거리와 y축 거리를 상술된 수학식 1에 반영하여 선박의 헤딩각도를 예측한다(S15).
제어기(121)는 예측된 헤딩각도를 칼만필터(121a)에 제공되어 선체의 변위, 속도 등의 값을 추정하고 추정된 선체의 변위, 속도 등의 값의 피드 포워드 제어를 통해 추력 제어신호를 생성한다(S17).
이후, 제어기(121)는 상술된 S19 단계로 프로세스를 이동하여 생성된 추력제어신호를 추력부(130)에 출력한다.
이렇게 함으로써 선박의 위치를 유지하기 위해 필요한 선박의 헤딩각도를 측정하는 자이로센서(114) 고장시에도 정확하게 선박의 헤딩각도를 예측하여 선박의 헤딩각을 제어할 수 있어 자이로센서 고장시에도 선박의 위치를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
100 : 동적 위치유지 시스템 110 : DP 계측부
111 : 풍력계 112 : DGPS 수신기
113 : GLONASS 114 : 자이로스코프
115 : 팬빔 116 : 음향 센서
120 : DP 제어부 121 : 제어기
121a : 칼만 필터 121b : PID 제어기
121c : 추력 분배부 122 : 오퍼레이션 콘솔
130 : 추력부 131 : 프로펠러
132 : 스러스터 133 : 러더

Claims (7)

  1. 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 측정하는 DP 계측부와, 상기 선박의 위치를 제어하는 추력부와, 상기 추력부에 추력제어신호를 출력하는 DP 제어부를 포함하여 선박의 현재 위치가 목표 지점으로부터 정해진 범위를 벗어나지 않도록 선박의 위치를 유지하는 선박의 동적 위치 유지 시스템에 있어서,
    상기 DP 계측부는 서로 다른 위치에 설치된 DGPS 수신기를 포함하고,
    상기 DP 제어부는 상기 DP 계측부에 포함된 자이로센서의 고장시 상기 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 선박의 헤딩각도를 예측하고, 예측된 헤딩각도와 상기 DP 계측부를 통해 측정된 선박 정보를 이용하여 추력제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 DP 제어부는 서로 다른 위치에 설치된 제 1 DGPS 수신기와 제 2 DGPS로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 제 1 및 제 2 DGPS 수신기간의 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 계산하고, 계산된 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 이용하여 상기 선박의 헤딩각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 DP 제어부는 상기 자이로센서 자체로부터 에러 신호를 수신하거나, 상기 자이로센서와 연결된 연결라인의 단락을 검출하거나, 상기 자이로센서로부터 일정시간동안 측정값의 고착이거나, 또는 상기 선박에 설치된 자이로센서가 복수개인 경우 복수의 자이로센서로부터 측정된 측정값을 비교하여 측정값들간의 차이가 기준차이보다 크면 상기 자이로센서의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 DP 제어부는 상기 예측된 헤딩각도를 칼만필터에 제공하여 선체의 변위, 속도값을 추정하고 추정된 선체의 변위, 속도 값의 피드포워드제어를 통해 상기 추력제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템.
  5. 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 측정하는 DP 계측부와, 상기 선박의 위치를 제어하는 추력부와, 상기 추력부에 추력제어신호를 출력하는 DP 제어부를 포함하여 선박의 현재 위치가 목표 지점으로부터 정해진 범위를 벗어나지 않도록 선박의 위치를 유지하는 선박의 동적 위치 유지 시스템을 이용한 동적 위치 유지 방법에 있어서,
    상기 DP 제어부가, 상기 DP 계측부로부터 측정된 선박의 위치를 포함하는 선박 정보를 수신하는 단계;
    상기 DP 제어부가, 상기 수신된 선박 정보를 근거로 하여 상기 DP 계측부에 포함된 자이로센서의 고장인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 DP 제어부가, 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 자이로센서의 고장시 상기 DP 계측부에 포함된 복수의 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 이용하여 상기 선박의 헤딩각도를 예측하는 단계; 및
    상기 DP 제어부가, 상기 수신된 선박 정보와 상기 예측된 헤딩각도를 반영하여 생성된 추력제어신호를 상기 추력부에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템을 이용한 동적 위치 유지 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 예측하는 단계는,
    서로 다른 위치에 설치된 제 1 DGPS 수신기와 제 2 DGPS 수신기로부터 수신된 위치정보를 근거로 하여 상기 제 1 및 제 2 DGPS 수신기간의 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 계산하고, 계산된 x축 방향으로의 거리와 y축 방향으로의 거리를 이용하여 상기 선박의 헤딩각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템을 이용한 동적 위치 유지 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 예측하는 단계 이후에,
    상기 DP 제어부가, 상기 예측된 헤딩각도를 칼만필터에 제공하여 선체의 변위, 속도값을 추정하고 추정된 선체의 변위, 속도 값의 피드포워드제어를 통해 상기 추력제어신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 동적 위치 유지 시스템을 이용한 동적 위치 유지 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11643180B2 (en) 2019-09-13 2023-05-09 Furuno Electric Company Limited Ship speed control device, ship speed controlling method, and ship speed control program
EP3792721B1 (en) * 2019-09-13 2023-06-21 Furuno Electric Co., Ltd. Hull control device, hull controlling method, and hull control program
US11866141B2 (en) 2019-06-27 2024-01-09 Furuno Electric Company Limited Device, method, and program for controlling ship body
US11873067B2 (en) 2019-06-28 2024-01-16 Furuno Electric Company Limited Device, method, and program for controlling ship body
US11884371B2 (en) 2019-07-05 2024-01-30 Furuno Electric Company Limited Device, method, and program for controlling ship body

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11866141B2 (en) 2019-06-27 2024-01-09 Furuno Electric Company Limited Device, method, and program for controlling ship body
US11873067B2 (en) 2019-06-28 2024-01-16 Furuno Electric Company Limited Device, method, and program for controlling ship body
US11884371B2 (en) 2019-07-05 2024-01-30 Furuno Electric Company Limited Device, method, and program for controlling ship body
US11643180B2 (en) 2019-09-13 2023-05-09 Furuno Electric Company Limited Ship speed control device, ship speed controlling method, and ship speed control program
EP3792721B1 (en) * 2019-09-13 2023-06-21 Furuno Electric Co., Ltd. Hull control device, hull controlling method, and hull control program
US11866142B2 (en) 2019-09-13 2024-01-09 Furuno Electric Company Limited Hull control device, hull controlling method, and hull control program

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