KR20190078271A - 수중 객체 식별 장치, 수중 객체 탐색 장치, 이들을 이용한 수중 객체 위치 탐색 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중 객체 위치 탐색 기술에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템은, 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 객체 식별 장치; 상기 객체 식별 장치로부터 객체 식별정보가 실린 초음파를 수신하여, 객체 식별정보를 획득하고, 획득된 객체 식별정보와 자신의 위치 정보를 전송하는 객체 탐지 장치; 및 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 바탕으로 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하고, 상기 객체 식별 장치의 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 중앙 제어 시스템을 포함한다.

Description

수중 객체 위치 탐색 시스템 및 방법{System and method for detecting position of object under water}
본 발명은 수중 객체 위치 탐색 기술에 관한 것으로, 상세하게는 수중 음향을 이용하여 수중 객체의 위치를 탐색할 수 있도록 구현된 수중 객체 위치 탐색 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래에는 수중 유실물(ex, 실종자, 어구 등)을 수색하는 경우, 해경이 함선으로 출동해 사고지역 주변 수상 및 수중을 수색하였으나, 수중에서는 시야가 제한적이라 수색에 어려움이 많다.
또한, 수색 시에 도움을 주기 위하여 구명조끼에 전파발신장치를 부착하는 방법이 이용되고 있으나, 선박 등에 탑승하는 인원(탑승자)가 구명조끼를 입지 않은 상태에서 사고를 당하는 경우도 많기 때문에 효율적인 수색 작업이 이루어지지 못하고 있다.
더욱이, 구명조끼를 입지 않은 상태에서 조난을 당하는 경우, 해류로 인하여 조난자의 위치가 계속 바뀌기 때문에, 조난자에 대한 수색에 난항을 겪게 되고, 수색 작업에 막대한 인력 및 시간 투입이 소요되며, 이러한 인력 및 시간의 투입에도 조난자를 찾지 못하는 경우가 많다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 상세하게는 수중 음향을 이용하여 넓은 해역에서 동시에 수중 객체의 위치를 탐색할 수 있는 수중 객체 위치 탐색 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템은, 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 객체 식별 장치; 상기 객체 식별 장치로부터 객체 식별정보가 실린 초음파를 수신하여, 객체 식별정보를 획득하고, 획득된 객체 식별정보와 자신의 위치 정보를 전송하는 객체 탐지 장치; 및 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 바탕으로 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하고, 상기 객체 식별 장치의 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 중앙 제어 시스템을 포함한다.
상기 객체 식별 장치는, 대기 모드에서 상기 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 액티브 모드로 동작하여 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신한다.
상기 객체 식별 장치는, 상기 객체 탐지 장치로부터 음파를 수신하면, 상기 액티브 모드에서 하이 액티브 모드로 동작하여 제 2 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신한다.
상기 객체 탐지 장치는 DGPS 모듈을 통해 자신에 대한 위치 정보 및 위치 보정 정보를 수신하고, 위치 정보를 위치 보정 정보를 바탕으로 보정하여, 보정된 위치 정보를 생성한다.
상기 중앙 제어 시스템은, 상기 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 시간 정보와 함께 데이터베이스에 저장하고, 저장된 정보들에 대한 전처리를 수행하고, 전처리된 정보들을 삼각 측량법에 적용하여 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정한다.
상기 중앙 제어 시스템은, 전처리된 정보들에 대한 분석을 통해, 상기 객체 탐지 장치의 위치 정보, 상기 객체 탐지 장치의 이동 경로 정보, 상기 객체 식별 장치의 이동 경로 정보를 획득하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 방법은, 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 객체 식별 장치가 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 단계; 상기 객체 식별 장치로부터 객체 식별정보가 실린 초음파를 수신하여, 객체 탐지 장치가 객체 객체 식별정보를 획득하고, 획득된 객체 식별정보와 자신의 위치 정보를 전송하는 단계; 및 중앙 제어 시스템이 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 바탕으로 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하고, 상기 객체 식별 장치의 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 단계를 포함한다.
상기 발신하는 단계는, 상기 객체 식별 장치가 대기 모드에서 상기 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 액티브 모드로 동작하여 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 것을 포함한다.
상기 발신하는 단계는, 상기 객체 탐지 장치로부터 음파를 수신하면, 상기 객체 식별 장치가 상기 액티브 모드에서 하이 액티브 모드로 동작하여 제 2 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 것을 포함한다.
상기 전송하는 단계는, 상기 객체 탐지 장치가 DGPS 모듈을 통해 자신에 대한 위치 정보 및 위치 보정 정보를 수신하고, 위치 정보를 위치 보정 정보를 바탕으로 보정하여, 보정된 위치 정보를 생성하는 것을 포함한다.
상기 제공하는 단계는, 상기 중앙 제어 시스템이 상기 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 시간 정보와 함께 데이터베이스에 저장하고, 저장된 정보들에 대한 전처리를 수행하고, 전처리된 정보들을 삼각 측량법에 적용하여 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하는 것을 포함한다.
상기 제공하는 단계는, 상기 중앙 제어 시스템이 전처리된 정보들에 대한 분석을 통해, 상기 객체 탐지 장치의 위치 정보, 상기 객체 탐지 장치의 이동 경로 정보, 상기 객체 식별 장치의 이동 경로 정보를 획득하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 기술을 이용하면, 넓은 해역에서도 객체의 위치를 신속하게 탐색할 수 있으므로, 실종된 객체의 신속한 위치 파악이 가능하며, 신속한 구조 작업이 이루어질 수 있기 때문에 인명 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 있어 객체 식별 장치는 상항에 따라 서로 다른 모드로 동작하기 때문에 배터리의 소모를 줄일 수 있어, 객체 식별 장치에 대한 장시간 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 객체 식별 장치의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 객체 탐지 장치의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중앙 제어 시스템의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템의 수중 객체 위치 탐색 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “바로 ~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
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 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템(100)은 객체별로 부착되는 음파 발신 장치로부터 발신되는 음파를 이용하여 수중의 객체의 위치를 탐색할 수 있도록 구현된다.
이를 위해, 상기 손 포즈 인식 시스템(100)은 기능 수행을 위한 적어도 하나 이상의 프로세서, 기능 수행에 필요한 알고리즘(혹은 프로그램) 및 동작 수행 결과를 저장하는 적어도 하나 이상의 메모리, 외부 기기와의 통신을 위한 적어도 하나 이상의 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 수중 객체 위치 탐색 시스템(100)은 객체별로 부착되는 객체 식별 장치(110), 수면(해수면을 포함)에 떠 있는 부표 등에 설치되는 객체 탐색 장치(130), 구조선 등에 탑재되는 중앙 제어 시스템(150) 등으로 구현될 수 있다.
상기 객체 식별 장치(110)는 객체에 부착되기 용이한 형태(ex, 팔찌 형태 등)로 형성되며, 기 설정된 조건을 만족하는 경우 펄스 형태의 음파(ex, 초음파)를 발신하도록 구현된다.
상기 객체 식별 장치(110)는 객체 식별정보를 포함하며, 객체 식별정보는 선박 정보, 승객번호 정보, 승객이름 정보 등을 포함할 수 있으며, 각 정보는 코드화되어 객체 식별 장치(110)에 저장된다.
상기 객체 식별 장치(110)는 음파를 발신하는 경우, 객체 식별정보를 음파에 실어 발신한다.
즉, 상기 객체 식별 장치(110)는 객체 식별정보가 실린 음파를 발신함으로써, 구조자가 객체를 쉽게 파악할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 객체 식별 장치(110)는 전력소비 최적화를 위해 상황에 따라 다른 모드로 동작하도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 객체 식별 장치(110)는 객체에 부착되기 전에는 슬립 모드(sleep mode)로 동작하고, 객체에 착용된 후에는 대기 모드(standby mode)로 동작하고, 수중표류상황을 인지하면 액티브 모드(active mode)로 동작하고, 액티브 모드에서 외부 장치(ex, 객체 탐색 장치(130))로부터 특정 신호를 수신하면 하이 액티브 모드(high active mode)로 동작하도록 구현될 수 있다.
상기 객체 식별 장치(110)의 슬립 모드에서 대기 모드로의 전환은 Jig를 통한 외부 장치와의 통신(ex, IR 통신, NFC 통신 등)에 의해 이루어질 수 있으며, 객체 식별 장치(110)가 슬립 모드에서 대기 모드로 전환된 상태에서 객체 식별정보가 객체 식별 장치(110)에 저장될 수 있다.
그리고, 상기 객체 식별 장치(110)는 대기 모드 하에서 객체의 상황을 인지하기 위하여 일정 주기로 센서(ex, 온도 센서, 수압 센서, 염도 센서 등)를 동작시킨다.
상기 객체 식별 장치(110)는 수중표류상황을 인지하면 액티브 모드(active mode)로 동작하여, 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 음파를 발신한다.
그리고, 상기 객체 식별 장치(110)는 액티브 모드 하에서 외부 장치(ex, 객체 탐색 장치(130))로부터 특정 신호를 수신하면 하이 액티브 모드(high active mode)로 동작하여, 제 1 설정 주기보다 빠른 제 2 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 음파를 발신한다.
한편, 음파 발신 주파수 및 파워는 통신환경, 통신 거리, 모듈 사이즈 등을 고려하여 설정되며, 객체 식별 장치(110)가 제 2 설정 주기로 음파를 발신하는 경우에는 제 1 설정 주기로 음파를 발생하는 경우보다 충돌(collision)이 더 많이 발생할 수 있으므로, 처리량(throughput)을 계산하여, 신호간 영향을 받지 않도록 제 2 설정 주기를 적절하게 설계할 필요가 있다.
그리고, 상기 객체 식별 장치(110)는 시분할 통신 방식에 따라 음파를 발신하도록 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 객체 식별 장치(110)의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 객체 식별 장치(110)는 통신 모듈(111), 온도 센서(112), 수압 센서(113), 송수신 모듈(114), 압전 변환기(piezo transducer, 115), 컨트롤러(116) 및 전원 모듈(117)로 구성될 수 있으나, 객체 식별 장치(110)의 구성이 본 실시 예에 국한되는 것은 아니다.
상기 통신 모듈(111)은 외부 장치와의 통신을 위한 것으로, 예를 들면 NFC 통신 모듈, IR 통신 모듈 등으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 모듈(111)은 외부 장치로부터 객체 식별정보를 수신하여 컨트롤러(116)로 제공할 수 있다.
상기 온도 센서(112)는 환경(ex, 수중) 내 온도를 측정하여 컨트롤러(116)로 제공하고, 수압 센서(113)는 수압을 측정하여 컨트롤러(116)로 제공한다.
상기 송수신 모듈(114)은 컨트롤러(116)로부터의 신호를 압전 변환기(115)로 제공하고, 압전 변환기(115)로부터의 신호를 컨트롤러(116)로 제공한다.
상기 압전 변환기(115)는 송수신 모듈(114)로부터의 신호에 상응하는 초음파를 발생하고, 외부 장치(ex, 객체 탐색 장치(130))로부터의 신호를 송수신 모듈(114)로 전달한다.
상기 컨트롤러(116)는 객체 식별 장치(110)의 전반적인 제어를 수행하며, RTC(real time clock) 모듈(116a), 메모리(116b) 등을 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러(116)는 통신 모듈(111)로부터의 정보(ex, 객체 식별정보)를 수신하여 메모리(116b)에 저장할 수 있다.
그리고, 상기 컨트롤러(116)는 슬립 모드, 대기 모드, 액티브 모드 및 하이 액티브 모드로 동작할 수 있다.
상기 컨트롤러(116)는 기본적으로 슬립 모드로 동작하고, 외부 장치와의 통신(NFC 통신 혹은 IR 통신 등)이 이루어지는 경우 대기 모드로 동작하며, 대기 모드 하에서 외부 장치와의 통신을 통해 객체 식별정보 등의 정보를 수신한다.
그리고, 상기 컨트롤러(116)는 온도 센서(112) 및 수압 센서(113)로부터의 정보를 기반으로 수중표류상황을 인지하면 액티브 모드(active mode)로 동작하고, 액티브 모드에서 외부 장치(ex, 객체 탐색 장치(130))로부터 특정 신호를 수신하면 하이 액티브 모드(high active mode)로 동작한다.
상기 컨트롤러(116)가 수중표류상황인 것으로 인지하기 위한 온도 센서(112)의 값 및 수압 센서(113)의 값은 수중 환경 등을 고려한 반복적인 실험을 통해 설정될 수 있다.
이때, 상기 컨트롤러(116)는 액티브 모드(active mode)로 동작하는 경우, 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 음파를 발신하고, 하이 액티브 모드(high active mode)로 동작하면, 제 1 설정 주기보다 빠른 제 2 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 음파를 발신한다.
이를 위해, 상기 컨트롤러(116)는 일정한 시간 간격으로 펄스를 출력하는 RTC 모듈(116a)을 내장하고 있으며, 제 1 설정 주기 및 제 2 설정 주기를 메모리(116b)에 저장하고 있다.
상기 전원 모듈(117)은 객체 식별 장치(110) 내의 전원을 필요로 하는 구성으로 전원을 공급한다.
이때, 상기 전원 모듈(117)은 전원을 제공하는 배터리(117a) 및 배터리(117a)로부터의 전원을 각 구성에 적정한 전원으로 변환하여 해당 구성으로 전원을 공급하는 전원 관리부(117b)로 구성될 수 있다.
상기 객체 탐색 장치(130)는 수중의 외부 장치(ex, 객체 식별 장치(110))와의 통신을 통해 정보를 획득하고, 획득된 정보를 다른 외부 장치(ex, 중앙 제어 시스템(150))로 전송하도록 구현될 수 있다.
이때, 상기 객체 탐색 장치(130)는 부이 형태로 수면에 위치하여 객체 식별 장치(130)와 통신한다.
상기 객체 탐색 장치(130)는 수중으로 음파(sonar wave)를 발신하는 한편, 객체 식별 장치(110)로부터 객체 식별정보가 실린 초음파 신호를 수신한다.
상기 객체 탐색 장치(130)가 발신하는 음향 신호는 객체 식별 장치(110)가 액티브 모드에서 하이 액티브 모드로 전환하는 트리거 신호로 이용된다.
그리고, 상기 객체 탐색 장치(130)는 객체 식별 장치(130)로부터 수신된 객체 식별정보와 자신의 위치 정보를 함께 중앙 제어 시스템(150)으로 전송한다.
이를 위해, 상기 객체 탐색 장치(130)는 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터의 GPS 신호를 통해 위치 정보(제 1 위치 정보)를 수신하고, DGPS(Differential GPS) 기준국으로부터의 DGPS 신호를 통해 위치 보정 정보(제 1 위치 보정 정보)를 수신한다.
그리고, 상기 객체 탐색 장치(130)는 제 1 위치 정보를 제 1 위치 보정 정보로 보정하여 제 2 위치 정보(보정된 위치 정보)를 생성하고, 제 2 위치 정보를 중앙 제어 시스템(150)으로 전송할 수 있다.
즉, 상기 객체 탐색 장치(130)는 위치 보정 정보를 바탕으로 보정된 위치 정보를 중앙 제어 시스템(150)으로 전송한다.
여기서, 보정된 위치 정보(제 2 위치 정보)는 위도, 경도 및 고도를 포함할 수 있으며, 예를 들어, NMEA(National Marine Electronics Association) 형식으로 표현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 객체 탐지 장치(130)의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 객체 탐지 장치(130)는 음파 송수신 모듈(131), 송수신 모듈(132), 통신 모듈(133), DGPS 모듈(134), 프로세서(135) 및 전원 모듈(136)로 구성될 수 있으나, 객체 탐지 장치(130)의 구성이 본 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 음파 발수신 모듈(131)은 수중으로 음파를 발신하는 한편, 수중 내 다른 장치(ex, 객체 식별 장치(110))로부터의 음파를 수신하는 것으로서, 소나(sonar), 하이드로폰 등으로 구성될 수 있다.
상기 음파 발수신 모듈(131)은 송수신부(131)로부터의 제어신호에 응답하여 수중으로 음파를 발신하고, 객체 식별 장치(110)로부터의 음파를 수신하고, 신호 처리를 통해 획득되는 정보(ex, 객체 식별정보)를 송수신 모듈(132)로 제공한다.
상기 송수신 모듈(132)은 프로세서(135)로부터의 제어신호를 음파 발수신 모듈(131)로 제공하고, 음파 발수신 모듈(131)로부터의 정보를 프로세서(135)로 제공한다.
상기 통신 모듈(133)은 외부 장치(ex, 중앙 제어 시스템(150))와 통신을 수행하며, 프로세서(135)로부터 제공되는 정보(객체 식별정보, 객체 탐지 장치에 대한 위치 정보)를 중앙 제어 시스템(150)으로 전송한다.
예를 들어, 상기 통신 모듈(133)은 중앙 제어 시스템(150)과 RF 통신을 통해 정보를 전송할 수 있다.
상기 DGPS 모듈(134)은 위성으로부터의 객체 탐지 장치(130)에 대한 위치 정보 및 DGPS(Differential GPS) 기준국으로부터의 객체 탐지 장치(130)에 대한 위치 보정 정보를 수신한다.
그리고, 상기 DGPS 모듈(134)은 수신한 객체 탐지 장치(130)에 대한 위치 정보 및 위치 보정 정보를 프로세서(135)로 제공한다.
상기 프로세서(135)는 객체 탐지 장치(130)에 대한 전반적인 제어를 수행하며, 제어신호를 송수신 모듈(132)을 통해 음파 발수신 모듈(131)로 제공하여, 음파 발수신 모듈(131)이 음파를 발신하도록 한다.
그리고, 상기 프로세서(135)는 수신되는 정보(객체 식별 정보, 객체 탐지 장치에 대한 위치 정보)를 통신 모듈(133)을 통해 중앙 제어 시스템(150)으로 전송한다.
이때, 상기 프로세서(135)는 위치 보정 정보를 바탕으로 보정된 위치 정보를 중앙 제어 시스템(150)으로 전송한다.
상기 전원 모듈(136)은 객체 탐지 장치(130) 내 전원을 필요로 하는 구성으로 전원을 공급한다.
이때, 상기 전원 모듈(136)은 전원을 제공하는 해수 전지(136a) 및 해수 전지(136a)로부터의 전원을 각 구성에 적정한 전원으로 변환하여 해당 구성으로 전원을 공급하는 전원 관리부(136b)로 구성될 수 있다.
상기 중앙 제어 시스템(150)은 다수의 객체 탐지 장치(130)로부터의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 바탕으로 객체 식별 장치(110)의 위치를 추정하고, 객체 식별 장치(110)의 추정 위치, 즉 객체의 추정 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공한다.
예를 들면, 상기 중앙 제어 시스템(150)은 구조선 등과 같이 구조 활동에 직접 참여하고 있는 선박에 장착되어 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중앙 제어 시스템(150)의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 중앙 제어 시스템(150)은 통신 모듈(151), 데이터베이스(152), 데이터 전처리기(153), 데이터 처리기(154) 및 사용자 인터페이스(155)로 구성될 수 있으나, 중앙 제어 시스템(150)의 구성이 본 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 통신 모듈(151)은 객체 탐지 장치(130)로부터 전송되는 정보를 순차적으로 데이터베이스(152)에 저장한다.
여기서, 상기 데이터베이스(152)는 TSDB(Time Series Database)일 수 있으며, 정보와 함께 정보 수신 시간을 저장한다.
상기 데이터 전처리기(153)는 데이터베이스(152)에 저장된 정보들을 순차적으로 추출 및 전처리하여 유효하지 않은 신호(이하, 잡음)를 제거하고 데이터 보간을 수행한다.
그리고, 상기 데이터 전처리기(153)는 전처리된 정보들, 즉 잡음이 제거되고 보간 작업이 이루어진 정보들을 데이터 처리기(153)로 제공한다.
상기 데이터 전처리기(153)에 의해 전처리된 정보들 각각은 객체 탐지 장치의 위치 정보, 객체 탐지 장치에 의해 획득된 객체 식별정보 및 저장 시간 정보를 포함한다.
상기 데이터 처리기(154)는 전처리기(153)로부터의 전처리된 정보들을 이용하여 객체 식별 장치(110)의 위치, 즉 객체의 위치를 추정한다.
예를 들어, 상기 데이터 처리기(154)는 전처리기(153)로부터의 전처리된 정보들을 삼각 측량법에 적용하여 객체 식별 장치(110)의 위치를 추정한다.
그리고, 상기 데이터 처리기(154)는 객체 식별 장치(110)에 대한 위치 정보를 사용자 인터페이스(155)로 제공한다.
또한, 상기 데이터 처리기(154)는 전처리기(153)로부터의 전처리된 정보들에 대한 분석을 통해, 객체 탐지 장치(130)의 위치 정보, 객체 탐지 장치(130)의 이동 경로 정보, 객체 식별 장치(110)의 이동 경로 정보를 획득하여 사용자 인터페이스(155)로 제공할 수 있다.
이에 더하여, 설정에 따라, 중앙 제어 시스템(150)이 객체 탐지 장치(130)로부터 객체 식별 장치(110)에 대한 상세 사양 정보 및 객체 탐지 장치(130)에 대한 상세 사양 정보를 수신한 경우, 상기 데이터 처리기(154)는 객체 식별 장치(110)에 대한 상세 사양 정보 및 객체 탐지 장치(130)에 대한 상세 사양 정보를 사용자 인터페이스(155)로 제공할 수 있다.
상기 사용자 인터페이스(155)는 각종 정보를 표시할 수 있도록 구현되는 것으로서, 예를 들면 객체 식별 장치(110)에 대한 위치, 객체 탐지 장치(130)의 위치, 객체 식별 장치(110)의 이동 경로, 객체 탐지 장치(130)의 이동 경로를 표시할 수 있다.
이에 더하여, 상기 인터페이스(155)는 객체 식별 장치(110)에 대한 상세 사양 정보 및 객체 탐지 장치(130)에 대한 상세 사양 정보를 표시할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 객체 식별 장치(110)의 위치는 곧 객체의 위치에 해당하므로, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템(100)을 이용하면 넓은 해역에서도 객체의 위치를 신속하게 탐색할 수 있으므로, 실종된 객체의 신속한 위치 파악이 가능하며, 신속한 구조 작업이 이루어질 수 있기 때문에 인명 피해를 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템의 구성 및 구성별 기능에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템의 수중 객체 위치 탐색 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템의 수중 객체 위치 탐색 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 단계별 동작은 도 1 내지 4를 참조하여 살펴본 수중 객체 위치 탐색 시스템(100)에 의해 수행될 수 있는 것으로서, 객체가 객체 식별 정보가 저장된 객체 식별 장치(110)를 착용하고 있는 상태에서 배의 전복 등으로 인해 실종되어, 객체에 대한 수중 탐색 상황이 발생한 것으로 가정하여 설명한다.
수중 객체 위치 탐색 상황이 발생하면(S500), 이에 따라, 객체 식별 장치(110)는 온도 센서 및 수압 센서로부터의 정보를 바탕으로 객체의 수중표류 상황을 인식하게 되고, 액티브 모드(active mode)로 동작하여, 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신한다(S510).
이와 같은 상태에서, 객체 탐지 장치(130)가 투입되면, 수중으로 음파를 발신하고, 객체 탐지 장치(130)로부터 음파를 수신한 객체 식별 장치(110)는 객체 식별정보가 실린 초음파를 제 2 설정 주기로 발신한다(S520).
다만, 단계 S520는 객체 식별 장치(110)와 객체 탐지 장치(130) 사이의 통신 주기를 짧게 하기 위한 것으로서, 생략될 수 있다.
객체 식별 장치(110)와 객체 탐지 장치(130)의 통신이 이루어지면, 객체 탐지 장치(130)는 객체 식별 장치(110)로부터 객체 식별정보가 실린 초음파를 수신하고, 객체 식별정보를 획득한다(S530).
그리고, 객체 탐지 장치(130)는 수중 객체 위치 탐색에 투입되면, DGPS 모듈(134)을 통해 수신한 위치 관련 정보를 바탕으로 자신의 위치 정보를 생성한다(S540).
이때, 객체 탐지 장치(130)는 DGPS 모듈(134)을 통해 자신에 대한 위치 정보 및 위치 보정 정보를 수신하고, 위치 정보를 위치 보정 정보를 바탕으로 보정하여, 보정된 위치 정보를 생성한다.
그리고, 객체 탐지 장치(130)는 객체 식별정보와 자신에 대한 위치 정보를 중앙 제어 시스템(150)으로 전송한다(S550).
중앙 제어 시스템(150)은 다수의 객체 탐지 장치(130)로부터의 정보를 바탕으로 객체 식별 장치(110)의 위치를 추정하고, 객체 식별 장치(110)의 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공한다(S560).
구체적으로, 중앙 제어 시스템(150)은 다수의 객체 탐지 장치(130)로부터의 정보(객체 탐지 장치의 위치 정보, 객체 식별정보)를 시간 정보와 함께 데이터베이스(152)에 저장한다.
그리고, 중앙 제어 시스템(150)은 저장된 정보들에 대한 전처리(잡음 제거 및 보간 과정)를 수행하고, 전처리된 정보들을 이용하여 객체 식별 장치(110)의 위치를 추정한다.
이때, 중앙 제어 시스템(150)은 삼각 측량법에 이용하여 객체 식별 장치(110)의 위치를 추정할 수 있다.
한편, 중앙 제어 시스템(150)은 객체 식별 장치(110)의 위치 이외에, 전처리된 정보들에 대한 분석을 통해, 객체 탐지 장치(130)의 위치 정보, 객체 탐지 장치(130)의 이동 경로 정보, 객체 식별 장치(110)의 이동 경로 정보를 획득하여 사용자 인터페이스(155)로 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 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. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 기능 혹은 모든 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 수중 객체 위치 탐색 시스템 및 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 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 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 수중 객체 위치 탐색 시스템 110 : 객체 식별 장치
111 : 통신 모듈 112 : 온도 센서
113 : 수압 센서 114 : 송수신 모듈
115 : 압전 변환기 116 : 컨트롤러
116a : RTC 모듈 116b : 메모리
117 : 전원 모듈 117a : 배터리
117b : 전원 관리부 130 : 객체 탐색 장치
131 : 음파 발수신 모듈 132 : 송수신 모듈
133 : 통신 모듈 134 : DGPS 모듈
135 : 프로세서 136 : 전원 모듈
136a : 해수 전지 136b : 전원 관리부
150 : 중앙 제어 시스템 151 : 통신 모듈
152 : 데이터베이스 153 : 데이터 전처리기
154 : 데이터 처리기 155 : 사용자 인터페이스

Claims (12)

  1. 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 객체 식별 장치;
    상기 객체 식별 장치로부터 객체 식별정보가 실린 초음파를 수신하여, 객체 식별정보를 획득하고, 획득된 객체 식별정보와 자신의 위치 정보를 전송하는 객체 탐지 장치; 및
    다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 바탕으로 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하고, 상기 객체 식별 장치의 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 중앙 제어 시스템을 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 객체 식별 장치는, 대기 모드에서 상기 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 액티브 모드로 동작하여 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는
    수중 객체 위치 탐색 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 객체 식별 장치는, 상기 객체 탐지 장치로부터 음파를 수신하면, 상기 액티브 모드에서 하이 액티브 모드로 동작하여 제 2 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 객체 탐지 장치는 DGPS 모듈을 통해 자신에 대한 위치 정보 및 위치 보정 정보를 수신하고, 위치 정보를 위치 보정 정보를 바탕으로 보정하여, 보정된 위치 정보를 생성하는
    수중 객체 위치 탐색 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 시스템은, 상기 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 시간 정보와 함께 데이터베이스에 저장하고, 저장된 정보들에 대한 전처리를 수행하고, 전처리된 정보들을 삼각 측량법에 적용하여 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하는
    수중 객체 위치 탐색 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 시스템은, 전처리된 정보들에 대한 분석을 통해, 상기 객체 탐지 장치의 위치 정보, 상기 객체 탐지 장치의 이동 경로 정보, 상기 객체 식별 장치의 이동 경로 정보를 획득하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 제공하는
    수중 객체 위치 탐색 시스템.
  7. 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 객체 식별 장치가 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 단계;
    상기 객체 식별 장치로부터 객체 식별정보가 실린 초음파를 수신하여, 객체 탐지 장치가 객체 객체 식별정보를 획득하고, 획득된 객체 식별정보와 자신의 위치 정보를 전송하는 단계; 및
    중앙 제어 시스템이 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 바탕으로 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하고, 상기 객체 식별 장치의 위치를 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 단계를 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 발신하는 단계는, 상기 객체 식별 장치가 대기 모드에서 상기 객체 수중 표류 상황을 인식하면, 액티브 모드로 동작하여 제 1 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 것을 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 발신하는 단계는, 상기 객체 탐지 장치로부터 음파를 수신하면, 상기 객체 식별 장치가 상기 액티브 모드에서 하이 액티브 모드로 동작하여 제 2 설정 주기로 객체 식별정보가 실린 초음파를 발신하는 것을 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 상기 객체 탐지 장치가 DGPS 모듈을 통해 자신에 대한 위치 정보 및 위치 보정 정보를 수신하고, 위치 정보를 위치 보정 정보를 바탕으로 보정하여, 보정된 위치 정보를 생성하는 것을 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 중앙 제어 시스템이 상기 다수의 객체 탐지 장치들로부터의 정보를 시간 정보와 함께 데이터베이스에 저장하고, 저장된 정보들에 대한 전처리를 수행하고, 전처리된 정보들을 삼각 측량법에 적용하여 상기 객체 식별 장치의 위치를 추정하는 것을 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 중앙 제어 시스템이 전처리된 정보들에 대한 분석을 통해, 상기 객체 탐지 장치의 위치 정보, 상기 객체 탐지 장치의 이동 경로 정보, 상기 객체 식별 장치의 이동 경로 정보를 획득하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 제공하는 것을 포함하는
    수중 객체 위치 탐색 방법.
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KR20220150601A (ko) * 2021-05-04 2022-11-11 한국전자기술연구원 수중 음향 탐지 장치 및 이를 사용한 탐지 방법

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