KR20210076692A - 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템 - Google Patents

수중 이동체의 위치를 측정하는 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 수신기와 통신하는 측위 장치에 의해 수행되는 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법은, 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하는 단계; 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계; 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하는 단계; 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 및 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함한다.

Description

수중 이동체의 위치를 측정하는 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템{METHOD, APPARATUS AND PROGRAM FOR POSITIONING OF UNDERWATER VEHICLE, SYSTEM FOR MEASURING POSITION OF UNDERWATER VEHICLE}
본 발명의 실시예들은 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템에 관한 것이다.
지상에서 사용하는 차량용 네비게이션의 경우 GPS(Global Positioning System) 위성을 이용한 항법을 구현한다. 그러나 수중 환경에서는 매질의 특성으로 인해 수중 이동체의 위치 측정의 정확도에 한계가 있다. 특히, 수중 이동체가 복수개 존재하는 경우 서로 다른 수중 이동체가 다른 개체들과 주고 받는 신호들 간의 간섭으로 인해 위치 측정이 불가능해 질 수도 있고, 정확도가 더 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 수중 이동체들이 선택적으로 응답하는 질문 신호들을 송신하고, 수신기들로부터 수신되는 도달 신호들을 사용하여 수중 이동체들의 위치를 정확히 측정하는 수중 이동체의 위치 측정 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치 측정 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 수중 이동체들 각각에 대응하는 질문 신호들을 소정의 시간 간격을 두고 송신함으로써, 수중 이동체들이 응답 신호들을 서로 동시에 송신하여 응답 신호들이 서로 간섭하는 것을 방지하는 수중 이동체의 위치 측정 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치 측정 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 수신기를 용이하게 배치함으로써 DOP(Dilution of Precision) 성능이 향상된 수중 이동체의 위치 측정 방법, 장치 및 프로그램과 수중 이동체의 위치 측정 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 수신기와 통신하는 측위 장치에 의해 수행되는 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법은, 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하는 단계; 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계; 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하는 단계; 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 및 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제1 응답 신호를 출력하고, 상기 제2 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제2 응답 신호를 출력할 수 있다.
상기 제1 질문 신호를 전송한 시간으로부터 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 제2 질문 신호를 송신할 수 있다.
상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치가 결정된 후에, 상기 제2 질문 신호를 송신할 수 있다.
상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계는, 상기 적어도 3개의 수신기들 각각이 상기 제1 응답 신호를 수신한 시간 정보에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체로부터 상기 적어도 3개의 수신기들 각각까지의 이격 거리 함수들을 결정하는 단계; 및 상기 적어도 3개의 수신기들 각각의 위치 정보 및 상기 이격 거리 함수들에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 수중 이동체의 위치는 상기 제1 수중 이동체와 상기 적어도 3개의 수신기들 각각 사이의 이격 거리들에 대하여 삼변 측량법을 적용하여 산출될 수 있다.
상기 복수의 수중 이동체는 n개의 수중 이동체를 포함하고, n은 3 이상의 자연수이고, j는 1 이상 n 이하의 자연수일 때, 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제j 질문 신호를 송신하는 단계; 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제j 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제j 도달 신호는 상기 제j 수중 이동체가 상기 제j 질문 신호에 응답하여 출력하는 제j 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 및 상기 적어도 3개의 제j 도달 신호에 기초하여 상기 제j 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제j 수중 이동체는 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 수신하고, 상기 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 상기 제j 질문 신호에만 선택적으로 응답할 수 있다.
상기 제1 내지 제j 응답 신호가 서로 중첩하지 않도록, 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 미리 설정된 순서에 따라 소정의 시간 간격을 가지고 송신할 수 있다.
상기 복수의 수신기의 시간을 동기화하는 동기화 신호를 송신하는 단계; 및 상기 복수의 수신기 각각이 상기 동기화 신호를 수신하고, 상기 동기화 신호에 응답하여 내부 시간을 변경하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계는, 상기 측위 장치의 위치를 결정하는 단계; 상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 측위 장치에서 상기 적어도 3개의 수신기들까지의 거리를 각각 산출하는 단계; 상기 적어도 3개의 수신기들까지 상기 동기화 신호가 전달되는데 소요되는 전달 시간들을 각각 산출하는 단계; 상기 전달 시간들에 기초하여, 상기 적어도 3개의 수신기들이 상기 제1 응답 신호를 각각 수신한 시간 정보를 보정하는 단계; 및 상기 보정된 시간 정보 및 상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 수신기와 통신하여 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 측위 장치는, 제어부, 송신부 및 수신부를 포함하고, 상기 송신부는 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하고, 상기 수신부는 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하고, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하고, 상기 제어부는 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하고, 상기 송신부는 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하고, 상기 수신부는 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하고, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하고, 상기 제어부는 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정한다.
상기 제1 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제1 응답 신호를 출력하고, 상기 제2 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제2 응답 신호를 출력할 수 있다.
상기 송신부는 상기 제1 질문 신호를 전송한 시간으로부터 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 제2 질문 신호를 송신할 수 있다.
상기 송신부는, 상기 제어부가 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정한 후에, 상기 제2 질문 신호를 송신할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 적어도 3개의 수신기들 각각이 상기 제1 응답 신호를 수신한 시간 정보에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체로부터 상기 적어도 3개의 수신기들 각각까지의 이격 거리 함수들을 결정하고, 상기 적어도 3개의 수신기들 각각의 위치 정보 및 상기 이격 거리 함수들에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 수중 이동체와 상기 적어도 3개의 수신기들 각각 사이의 이격 거리들에 대하여 삼변 측량법을 적용하여, 상기 제1 수중 이동체의 위치를 산출할 수 있다.
상기 복수의 수중 이동체는 n개의 수중 이동체를 포함하고, n은 3 이상의 자연수이고, j는 1 이상 n 이하의 자연수일 때, 상기 송신부가 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제j 질문 신호를 송신하고, 상기 수신부가 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제j 도달 신호를 수신하고, 상기 제j 도달 신호는 상기 제j 수중 이동체가 상기 제j 질문 신호에 응답하여 출력하는 제j 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하며, 상기 제어부가 상기 적어도 3개의 제j 도달 신호에 기초하여 상기 제j 수중 이동체의 위치를 결정할 수 있다.
상기 제j 수중 이동체는 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 수신하고, 상기 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 상기 제j 질문 신호에만 선택적으로 응답할 수 있다.
상기 송신부는 상기 제1 내지 제j 응답 신호가 서로 중첩하지 않도록, 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 미리 설정된 순서에 따라 소정의 시간 간격을 가지고 송신할 수 있다.
상기 측위 장치는 보정부를 더 포함하고, 상기 보정부는, 상기 복수의 수신기의 시간을 동기화하는 동기화 신호를 송신하고, 상기 복수의 수신기 각각이 상기 동기화 신호를 수신하고, 상기 동기화 신호에 응답하여 내부 시간을 변경할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 측위 장치의 위치를 결정하고, 상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 측위 장치에서 상기 적어도 3개의 수신기들까지의 거리를 각각 산출하고, 상기 적어도 3개의 수신기들까지 상기 동기화 신호가 전달되는데 소요되는 전달 시간들을 각각 산출하고, 상기 전달 시간들에 기초하여, 상기 적어도 3개의 수신기들이 상기 제1 응답 신호를 각각 수신한 시간 정보를 보정하며, 상기 보정된 시간 정보 및 상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템은, 상기 복수의 수중 이동체로부터 응답 신호를 수신하는 복수의 수신기; 및 상기 복수의 수신기와 통신하여 상기 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 측위 장치;를 포함하고, 상기 측위 장치는, 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하고, 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하고, 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하고, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 수신하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하며, 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하고, 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하고, 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정하고, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 수신하는 수신기가 수신한 시간 정보 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 수중 이동체들이 선택적으로 응답하는 질문 신호들을 송신하고, 수신기들로부터 수신되는 도달 신호들을 사용하여 수중 이동체들의 위치를 정확히 측정할 수 있다.
또한 수중 이동체들 각각에 대응하는 질문 신호들을 소정의 시간 간격을 두고 송신함으로써, 수중 이동체들이 응답 신호들을 서로 동시에 송신하여 응답 신호들이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
또한 수신기의 배치를 용이하게 함으로써 DOP(Dilution of Precision) 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법을 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템을 z축 방향으로 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템의 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법 중 특정 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법 중 특정 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치를 측정하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템은 인공 위성(10), 수중 이동체(300)의 위치를 측정하는 측위 장치(100), 인공 위성(10) 및 수중 이동체(300)로부터 신호를 수신하는 수신기(200), 및 위치를 측정하고자 하는 목표물인 복수의 수중 이동체(300)를 포함한다.
본 발명에서 인공 위성(10)은 글로벌 항법 위성으로서, 지구 주위를 미리 알려진 궤도로 공전하면서 지상국(미도시)과 데이터를 송수신하고 수신기(200)에 위성 신호를 송신하는 장치일 수 있다.
본 발명의 인공 위성들(10)은 복수의 수신기(200a, 200b, 200c, 200d) 각각에 위성 신호를 각각 송신하고, 수신기들(200a, 200b, 200c, 200d)은 인공 위성들(10)로부터의 위성 신호에 기초하여 자신의 위치를 결정할 수 있다. 도 1에서 인공 위성(10)의 개수를 4개로 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치 측정 시스템의 인공 위성(10)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)는 복수의 수중 이동체(300)의 위치를 측정할 수 있다. 측위 장치(100)는 제어부(110), 송신부(120), 수신부(130) 및 보정부(140)를 포함할 수 있다.
측위 장치(100)는 수중 이동체들(300)에 질문 신호를 송신할 수 있다. 측위 장치(100)는 수신기들(200)로부터 도달 신호들을 각각 수신할 수 있다. 또한, 측위 장치(100)는 수신기들(200)에 동기화 신호를 송신할 수도 있다. 이와 같이, 측위 장치(100)는 수중 이동체들(300)에 질문 신호를 순차적으로 송신하고, 수신기들(200)로부터 수신한 도달 신호들을 이용하여 수중 이동체들(300) 각각에 대한 위치를 정확히 측정할 수 있다.
측위 장치(100)에 관하여는 도 2 및 도 3을 통해 더 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 수신기(200)는 수신기들(200a, 200b, 200c, 200d; 200)을 포함할 수 있다. 수신기(200)는 인공 위성(10)으로부터 수신한 위성 신호를 통해 자신의 위치 정보를 획득하고, 위치 정보를 도달 신호에 포함시켜 측위 장치(100)로 전송 또는 송신할 수 있다. 수신기(200)는 위치센서(미도시), 관성센서(미도시) 등을 내장할 수 있다.
또한, 수신기(200)는 수중 이동체(300)로부터 응답 신호를 수신한 시간, 즉 응답 신호의 도달 시간을 획득하고, 응답 신호가 도달한 시간 정보를 도달 신호에 포함시켜 측위 장치(100)로 전송할 수 있다. 수신기(200)에 관하여는 도 6에서 더 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 측위 장치(100) 및 수신기(200)는 수면(SW) 위에 표류할 수 있으나, 이들의 위치는 본 발명을 한정하지 않는다. 수면(SW)은 대체로 xy 평면과 평행할 수 있다.
수신기(200)는 3개 이상일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 측위 장치(100)가 수신기(200)의 기능을 수행할 수 있으며, 이 경우 수신기(200)는 2개 이상일 수도 있다. 도 1에서 복수의 수신기(200)는 일 예로 4개의 수신기(200a, 200b, 200c, 200d)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 수신기(200)의 개수는 본 발명을 한정하지 않는다.
수면(SW) 아래에는 수중 이동체들(300)이 존재할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 수면(SW) 아래에는 세 개 이상의 수중 이동체들(300a, 300b, 300c; 300)이 존재할 수 있다. 수중 이동체(300)는 수면(SW)으로부터 z축 방향으로 소정의 수심(UW)을 가지는 수중에 위치할 수 있다. 서로 다른 수중 이동체(300a, 300b, 300c) 각각은 서로 같은 수심(UW)에 위치할 수도 있고, 서로 다른 수심(UW)에 위치할 수도 있다.
수중 이동체(300)는 송수신부(310)를 통해 측위 장치(100) 및 수신기(200)와 신호를 교류할 수 있다. 송수신부(310)는 측위 장치(100)로부터 질문 신호를 수신하고, 수신기들(200)을 향하여 응답 신호를 송신할 수 있다.
또한, 도 1에서 수중 이동체들(300)은 일 예로 제1 수중 이동체(300a), 제2 수중 이동체(300b) 및 제3 수중 이동체(300c)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 수중 이동체(300)의 개수는 본 발명을 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)는 수중 이동체들(300a, 300b, 300c)이 선택적으로 응답하는 질문 신호들을 송신하고, 수신기들(200)로부터 수신되는 도달 신호들을 사용하여 수중 이동체들(300)의 위치를 정확히 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)는 수중 이동체들(300a, 300b, 300c) 각각에 대응하는 질문 신호들을 소정의 시간 간격을 두고 송신함으로써, 수중 이동체들(300a, 300b, 300c)이 응답 신호들을 서로 동시에 송신하여 응답 신호들이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 2를 도 1과 함께 참고하여, 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 측위 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)는 제어부(110), 송신부(120), 수신부(130), 보정부(140) 및 메모리(150)를 포함할 수 있다. 이하, 송신부(120) 및 수신부(130)는 제어부(110)에 포함된 구성 요소일 수 있다.
제어부(110)는 수중 이동체(300)의 위치를 결정할 수 있다. 일 예로, 제어부(110)는 송신부(130)를 통해 수중 이동체들(300) 각각의 식별 번호를 포함하는 질문 신호를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 수신부(120)에 의해 수신된 도달 신호를 전달 받을 수 있으며, 도달 신호에는 수신기(200)의 위치 정보 및 수신기(200)가 수중 이동체들(200)로부터 응답 신호를 수신한 시간 정보가 포함될 수 있다. 제어부(110)는 도달 신호에 포함된 위치 정보 및 시간 정보를 이용하여 수중 이동체들(300a, 300b, 300c) 각각의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 제어부(110)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
송신부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 질문 신호를 수중 이동체(300)에 전송할 수 있다. 도 1을 다시 참고하면, 송신부(120)는 수중 안테나를 통하여 질문 신호를 전송할 수 있다.
수신부(130)는 수신기(200)로부터 도달 신호를 수신할 수 있다. 도달 신호는 수신기(200)의 위치 정보 및 수신기(200)에 응답 신호가 도달한 시간 정보를 포함할 수 있다. 응답 신호는 수중 이동체(300)가 측위 장치(100)로부터의 질문 신호(QS)에 응답하여 출력한 신호일 수 있다. 도 1을 참고하면, 수신부(130)는 수중 안테나 또는 대기 안테나를 통해 도달 신호를 수신할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 측위 장치(100)의 제어부(110)가 직접 수신기(200)로부터 도달 신호를 수신할 수도 있다. 이 경우, 제어부(110)는 대기 안테나를 통해 도달 신호를 수신할 수 있다.
보정부(140)는 수신기들(200)에 동기화 신호를 전송하여 수신기들(200)의 클럭 오차를 최소화할 수 있다. 일 예로, 도 1을 참고하면 보정부(140)는 수중 안테나를 이용하여 수신기들(200)에 동기화 신호를 전송할 수 있다. 일 예에 따르면, 송신부(120)가 질문 신호를 송신한 안테나와 보정부(140)가 동기화 신호를 송신한 안테나는 서로 동일한 안테나일 수 있다. 다른 예에 따르면, 측위 장치(100)는 송신부(120)가 질문 신호를 송신한 안테나와 보정부(140)가 동기화 신호를 송신한 안테나를 각각 포함할 수 있다.
다른 예에 따르면, 보정부(140)는 수신기(200)에 대기 중으로 동기화 신호를 전송할 수도 있다. 이 경우, 보정부(140)의 안테나는 대기 중에 신호 또는 전파를 출력할 수 있다. 일 예에 따르면, 수신부(130)가 도달 신호를 수신한 안테나와 보정부(140)가 동기화 신호를 송신한 안테나는 서로 동일한 안테나일 수 있다. 다른 예에 따르면, 측위 장치(100)는 보정부(140)가 동기화 신호를 송신한 안테나와 수신부(130)가 도달 신호를 수신한 안테나를 각각 포함할 수 있다.
메모리(150)는 제어부(110), 수신부(130) 및 보정부(140) 등이 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 다만, 메모리(150)가 저장하는 데이터는 이에 한정되지 않고, 측위 장치(100)가 수행하는 동작에 필요한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(150)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소명성 대용량 기록장치(Permanent Mass Storage Device)를 포함할 수 있다. 또는, 메모리(150)는 자기 저장 매체(Magnetic Storage Media) 또는 플래시 저장 매체(Flash Storage Media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(110), 송신부(120), 수신부(130), 보정부(140) 및 메모리(150) 각각이 수행하는 역할 및 상호 관계에 관하여는 도 3에서 더 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에는 측위 장치(100), 수신기(200) 및 복수의 수중 이동체(300) 간의 관계가 도시되어 있다. 이하, 도 1 및 도 2에서 전술한 내용과 동일한 내용은 설명을 간략히 하거나 생략할 수 있다.
측위 장치(100)의 제어부(110)는 송신부(120)를 통해 수중 이동체(300)에 질문 신호(QS)를 전송할 수 있다. 이때, 수중 이동체(300)는 적어도 두 개 이상의 수중 이동체를 포함할 수 있다. 일 예로, n개의 수중 이동체(300a, 300b, 300c, …, 300n)를 포함할 수 있다. 300a, 300b, 300c, 300n 각각을 제1, 제2, 제3 및 제n 수중 이동체로 설명할 수 있으며, n은 자연수이다.
수중 이동체(300)는 질문 신호(QS)를 수신하고 자신의 식별 번호가 포함된 질문 신호(QS)에 응답하여 수신기(200)에 응답 신호(RS)를 전송할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 수중 이동체(300)는 응답 신호(RS)를 측위 장치(100)에도 전송할 수 있다. 이때, 측위 장치(100)는 응답 신호(RS)를 수신부(130)를 통해 수신할 수 있다. 측위 장치(100)의 제어부(110)는 수신부(130)가 응답 신호(RS)를 수신한 시간을 결정하고, 이때의 측위 장치(100)의 위치 정보를 생성할 수 있다.
수신기(200)는 수중 이동체(300)가 전송한 응답 신호(RS)를 수신할 수 있다. 일 예로, m개의 수신기(200a, 200b, 200c, …, 200m)를 포함할 수 있다. 200a, 200b, 200c, 200m 각각을 제1, 제2, 제3 및 제m 수신기로 설명할 수 있으며, m은 자연수이다. 수중 이동체(300)가 전송한 응답 신호(RS)는 수신기들(200) 중에서 적어도 세 개의 수신기(200)가 수신할 수 있다.
수신기(200)는 인공 위성(10)으로부터의 위성 신호를 이용하여 자신의 위치 정보(GI)를 산출하여 저장할 수 있다. 또한 수신기(200)는 응답 신호(RS)를 수신한 시각을 포함하는 시간 정보(TI)를 저장할 수 있다. 다시 말해, 시간 정보(TI)는 수신기(200)가 응답 신호(RS)를 수신한 시간 정보일 수 있다.
수신기(200)는 도달 신호(AS)를 수신부(130)를 통해 제어부(110)에 전송할 수 있다. 도달 신호(AS)는 위치 정보(GI) 및 시간 정보(TI)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 도달 신호(AS)에 포함된 위치 정보(GI) 및 시간 정보(TI)를 통해 수중 이동체(300)의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 제어부(110)는 수신기들(200)로부터 각각 수신되는 시간 정보(TI)를 이용하여 수신기들(200)과 수중 이동체(300) 간의 이격 거리를 이격 거리 함수로서 결정할 수 있다. 제어부(110)는 수중 이동체(300)가 응답 신호(RS)를 송신한 시각을 알 수 없기 때문에, 수신기들(200)로부터 각각 수신되는 시간 정보(TI)를 이용하여 이격 거리 함수로 수신기들(200)과 수중 이동체(300) 간의 이격 거리를 나타낼 수 있다. 제어부(110)는 수신기들(200)의 위치 정보(GI)와 이격 거리 함수를 이용하여 수중 이동체(300)의 위치를 추정할 수 있다.
수중 이동체(300)의 위치는 삼변 측량법을 이용하여 추정될 수 있다. 수중 이동체들(300a, 300b, 300c, …, 300n) 각각의 위치를 측정 또는 추정하는 방법은 도 4에서 더 상세히 설명하기로 한다.
측위 장치(100)의 보정부(140)는 수신기들(200)에 동기화 신호(CS)를 전송할 수 있다. 동기화 신호(CS)에 관하여는 도 5에서 더 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법을 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하, 수중 이동체(300)의 측위 방법에 관하여 측위 장치(100), 수신기(200) 및 수중 이동체(300)가 상호간 주고 받는 신호들(QS, RS, AS)의 관점에서 설명한다.
도 4를 참조하면, 측위 장치(100), 복수의 수신기(200) 및 복수의 수중 이동체(300)가 간략히 블록으로 도시되어 있다. 각 블록으로부터 뻗어 나오는 세로선은 신호의 송수신을 설명하기 위한 것으로, 각 세로선이 뻗어 나온 각 블록을 의미하는 것이다.
측위 장치(100)는 질문 신호(QS)를 송신할 수 있으며, 수중 이동체들(300)은 질문 신호(QS)를 수신할 수 있다. 질문 신호(QS)는 n개의 질문 신호(QS1, QS2, …, QSn)를 포함할 수 있다. 제j 질문 신호(QSj)는 제j 수중 이동체(300j)가 자신에게 전송된 질문 신호임을 식별할 수 있도록 제j 수중 이동체(300j)의 식별 번호를 포함할 수 있다(j는 n 이하의 자연수). 가령, 제1 질문 신호(QS1)는 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 포함하며, 제1 수중 이동체(300a)는 제1 질문 신호(QS1)에 포함된 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 통해 자신에게 전송된 신호임을 식별할 수 있다.
측위 장치(100)는 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호(QS1)를 전송할 수 있다. 측위 장치(100)가 제1 질문 신호(QS1)를 전송한 시간을 제1 송신 시간(st1)이라 한다. 제1 수중 이동체(300a)는 복수의 질문 신호(QS) 중 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호(QS1)에만 선택적으로 응답하고, 다른 질문 신호에는 응답하지 않을 수 있다. 가령, 제1 수중 이동체(300a)는 제1 질문 신호(QS1) 및 후술하는 제2 질문 신호(QS2)를 수신하고, 자신의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호(QS1)에만 선택적으로 응답할 수 있다.
제1 수중 이동체(300a)는 제1 질문 신호(QS1)에 응답하여 제1 응답 신호(RS1)를 출력할 수 있다.
제1 수중 이동체(300a)가 출력한 제1 응답 신호(RS1)는 적어도 3개의 수신기(200)에서 수신될 수 있다. 도 4에서는 일 예로, 제1 응답 신호(RS1)를 제1, 제2, 제3 수신기(200a, 200b, 200c)가 각각 수신하는 것으로 도시하였다. 이때, 수신기(200a, 200b, 200c)가 제1 응답 신호(RS1)를 수신한 시간을 포함하는 데이터를 제1 시간 정보(TI1a, TI1b, TI1c; TI1)라 한다. 수신기들(200a, 200b, 200c)은 서로 다른 위치에 위치하므로, 수신기(200a, 200b, 200c) 각각의 제1 시간 정보(TI1)는 서로 다를 수 있다.
이때, 수신기들(200a, 200b, 200c)은 인공 위성(10)으로부터의 위성 신호를 이용하여 제1 응답 신호(RS1)를 수신한 시점의 자신의 위치 정보(GIa, GIb, GIc; GI)를 각각 산출하여 저장할 수 있다.
제1 수신기(200a)는 제1 수신기(200a)의 위치 정보(GIa) 및 제1 시간 정보(TI1a)를 포함하는 제1 도달 신호(AS1a)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. 제2 수신기(200b)는 제2 수신기(200b)의 위치 정보(GIb) 및 제1 시간 정보(TI1b)를 포함하는 제1 도달 신호(AS1b)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. 제3 수신기(200c)는 제3 수신기(200c)의 위치 정보(GIc) 및 제1 시간 정보(TI1c)를 포함하는 제1 도달 신호(AS1c)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다.
마찬가지로, 측위 장치(100)는 제2 수중 이동체(300b)의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호(QS2)를 전송할 수 있다. 측위 장치(100)가 제2 질문 신호(QS2)를 전송한 시간을 제2 송신 시간(st2)이라 한다. 제2 송신 시간(st2)은 전술한 제1 송신 시간(st1)보다 소정의 시간이 경과한 후의 시간일 수 있다. 즉, 측위 장치(100)는 제1 질문 신호(QS1)를 전송한 제1 송신 시간(st1)으로부터 소정의 시간이 경과한 후에 제2 질문 신호(QS2)를 송신할 수 있다.
제2 수중 이동체(300b)는 복수의 질문 신호(QS) 중 제2 수중 이동체(300b)의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호(QS2)에만 선택적으로 응답하고, 다른 질문 신호에는 응답하지 않을 수 있다. 가령, 제2 수중 이동체(300b)는 제1 질문 신호(QS1) 및 제2 질문 신호(QS2)를 수신하고, 자신의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호(QS2)에만 선택적으로 응답할 수 있다.
제2 수중 이동체(300b)는 제2 질문 신호(QS2)에 응답하여 제2 응답 신호(RS2)를 출력할 수 있다.
제2 수중 이동체(300b)가 출력한 제2 응답 신호(RS2)는 적어도 3개의 수신기(200)에서 수신될 수 있다. 도 4에서는 일 예로, 제2 응답 신호(RS2)를 제2, 제3, 제m 수신기(200b, 200c, 200m)가 각각 수신하는 것으로 도시하였다. 이때, 수신기(200b, 200c, 200m)가 제2 응답 신호(RS2)를 수신한 시간을 포함하는 데이터를 제2 시간 정보(TI2b, TI2c, TI2m; TI2)라 한다. 수신기들(200b, 200c, 200m)은 서로 다른 위치에 위치하므로, 수신기(200b, 200c, 200m) 각각의 제2 시간 정보(TI2)는 서로 다를 수 있다.
이때, 수신기들(200b, 200c, 200m)은 인공 위성(10)으로부터의 위성 신호를 이용하여 제2 응답 신호(RS2)를 수신한 시점의 자신의 위치 정보(GIb, GIc, GIm; GI)를 각각 산출하여 저장할 수 있다.
제2 수신기(200b)는 제2 수신기(200b)의 위치 정보(GIb) 및 제1 시간 정보(TI2b)를 포함하는 제2 도달 신호(AS2b)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. 제3 수신기(200c)는 제3 수신기(200c)의 위치 정보(GIc) 및 제2 시간 정보(TI2c)를 포함하는 제2 도달 신호(AS2c)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. 제m 수신기(200m)는 제m 수신기(200m)의 위치 정보(GIm) 및 제2 시간 정보(TI2m)를 포함하는 제2 도달 신호(AS2m)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다.
마찬가지로, 측위 장치(100)는 제n 수중 이동체(300n)의 식별 번호를 포함하는 제n 질문 신호(QSn)를 전송할 수 있다. 측위 장치(100)가 제n 질문 신호(QSn)를 전송한 시간을 제n 송신 시간(stn)이라 한다. 제n 수중 이동체(300n)는 복수의 질문 신호(QS) 중 제n 수중 이동체(300n)의 식별 번호를 포함하는 제n 질문 신호(QSn)에만 선택적으로 응답하고, 다른 질문 신호에는 응답하지 않을 수 있다. 가령, 제n 수중 이동체(300n)는 제1 내지 제n 질문 신호(QS1, …, QSn)를 수신하고, 자신의 식별 번호를 포함하는 제n 질문 신호(QSn)에만 선택적으로 응답할 수 있다.
제n 수중 이동체(300n)는 제n 질문 신호(QSn)에 응답하여 제n 응답 신호(RSn)를 출력할 수 있다.
제n 수중 이동체(300n)가 출력한 제n 응답 신호(RSn)는 적어도 3개의 수신기(200)에서 수신될 수 있다. 도 4에서는 일 예로, 제n 응답 신호(RSn)를 제1, 제2, 제m 수신기(200a, 200b, 200m)가 각각 수신하는 것으로 도시하였다. 이때, 수신기(200a, 200b, 200m)가 제n 응답 신호(RSn)를 수신한 시간을 포함하는 데이터를 제n 시간 정보(TIna, TInb, TInc; TIn)라 한다. 수신기들(200a, 200b, 200m)은 서로 다른 위치에 위치하므로, 수신기(200a, 200b, 200m) 각각의 제n 시간 정보(TIn)는 서로 다를 수 있다.
이때, 수신기들(200a, 200b, 200m)은 인공 위성(10)으로부터의 위성 신호를 이용하여 제n 응답 신호(RSn)를 수신한 시점의 자신의 위치 정보(GIa, GIb, GIm; GI)를 각각 산출하여 저장할 수 있다.
제1 수신기(200a)는 제1 수신기(200a)의 위치 정보(GIa) 및 제n 시간 정보(TIna)를 포함하는 제n 도달 신호(ASna)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. 제2 수신기(200b)는 제2 수신기(200b)의 위치 정보(GIb) 및 제n 시간 정보(TInb)를 포함하는 제n 도달 신호(ASnb)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. 제m 수신기(200m)는 제m 수신기(200m)의 위치 정보(GIm) 및 제n 시간 정보(TInm)를 포함하는 제n 도달 신호(ASnm)를 측위 장치(100)에 전송할 수 있다.
제j 수중 이동체(300j)에 관하여도 제n 수중 이동체(300n)와 마찬가지의 방법이 적용될 수 있다. 가령, 제j 수중 이동체(300j)는 제1 내지 제j 질문 신호(QS1, …, QSj)를 수신하고, 자신의 식별 번호를 포함하는 제j 질문 신호(QSj)에만 선택적으로 응답할 수 있다.
수중에 위치를 측정하고자 하는 수중 이동체(300)가 여러 개 존재할 경우, 수중 이동체들(300a, 300b, …, 300n)이 수신기(200)에 신호를 동시에 송신할 수 있으며, 이 신호들은 서로 간섭될 수 있다. 이로 인해 수중 이동체(300a, 300b, …, 300n) 각각의 위치 측정이 불가능해질 수도 있으며, 측정된 위치가 부정확할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 측위 장치(100)가 수중 이동체(300a, 300b, …, 300n) 각각의 식별 번호를 포함하는 질문 신호(QS)를 사용하여 하나의 수중 이동체(300a, 300b, …, 300n)는 하나의 질문 신호(QS1, QS2, …, QSn)에만 응답하도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치 측정 방법에 의하면, 수중 이동체들이 선택적으로 응답하는 질문 신호들을 송신하고, 수신기들로부터 수신되는 도달 신호들을 사용하여 복수의 수중 이동체(300)의 위치를 정확히 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서 질문 신호(QS1, QS2, …, QSn) 각각의 송신 시간(st1, st2, …, stn)은 소정의 시간 간격을 두고 떨어져 있다. 서로 다른 송신 시간(st1, st2, …, stn) 간의 시간 간격은 서로 다를 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 수중 이동체들(300) 각각에 대응하는 질문 신호들(QS1, QS2, …, QSn)을 소정의 시간 간격을 두고 송신함으로써, 수중 이동체들(300)이 응답 신호들(RS1, RS2, …, RSn; RS)을 서로 동시에 송신하여 응답 신호(RS)들이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
가령, 제1 내지 제j 응답 신호(RS1, RS2, …, RSj)가 서로 중첩하지 않도록, 제1 내지 제j 질문 신호(QS1, QS2, …, QSj)를 미리 설정된 순서에 따라 소정의 시간 간격을 가지고 송신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템을 z축 방향으로 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 이하에서는, 측위 장치(100)의 보정부(140)의 동작에 대하여 설명한다. 이하, 도 1 내지 도 4에서 전술한 내용과 동일한 내용은 설명을 생략하거나 간단히 할 수 있다.
도 5에 도시된 수중 이동체의 위치 측정 시스템은 인공 위성(10), 측위 장치(100), 및 복수의 수신기(200)를 포함할 수 있다. 목표물(본 발명에서는 수중 이동체(300))의 위치를 측정하기 위해서는 적어도 3개의 수신기(200)가 필요하므로, 도 5에서는 일 예로 복수의 수신기(200)는 제1, 제2 및 제3 수신기(200a, 200b, 200c; 200)를 포함하는 것으로 도시하였다. 또한 도 5에서는 설명의 편의를 위해 복수의 수중 이동체(300) 중 대표로 제1 수중 이동체(300a)만 도시하였다.
도 5를 참조하면, 설명의 편의를 위해 측위 장치(100)에는 제어부(110) 및 보정부(140)만 도시하였다.
측위 장치(100)는 보정부(140)를 통해 복수의 수신기(200)들의 시간을 동기화하는 동기화 신호(CS1a, CS1b, CS1c; CS)를 송신할 수 있다. 도 5에서는 제1 수중 이동체(300a)에 대한 제1 동기화 신호(CS1a, CS1b, CS1c)가 도시되어 있다. 즉, 동기화 신호(CS)는 제1 동기화 신호(CS1a, CS1b, CS1c)를 포함할 수 있다. 복수의 수신기(200)들 각각은 동기화 신호(CS)를 수신하고, 동기화 신호(CS)에 응답하여 내부 시간을 변경할 수 있다. 이하, 수신기(200)의 동기화에 관하여 더 구체적으로 설명한다.
먼저, 각 수신기(200)는 보정부(140)로부터의 동기화 신호(CS)에 의해 시간이 동기화 되어 있을 수 있다. 동기화된 시점을 t0라 한다.
이때, 측위 장치(100)는 인공 위성(10)들로부터의 위성 신호를 통해 자신의 위치를 결정할 수 있다. 복수의 수신기들(200) 또한 인공 위성(10)들로부터의 위성 신호를 통해 자신의 위치 정보(GI)를 산출하여 저장할 수 있다.
측위 장치(100)는 제어부(110)를 통해 제1 수중 이동체(300a)에 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호(QS1)를 전송할 수 있다.
이후, 제1 수중 이동체(300a)는 제1 질문 신호(QS1)에 응답하여 출력한 제1 응답 신호(RS1a, RS1b, RS1c; RS1)를 3개의 수신기(200a, 200b, 200c; 200)에 전송할 수 있다.
측위 장치(100)의 제어부(110)는 상기 적어도 3개의 수신기들(200)의 위치 정보(GI)에 기초하여 측위 장치(100)에서 상기 적어도 3개의 수신기들(200)까지의 거리(d1, d2, d3)를 각각 산출할 수 있다. 이후, 측위 장치(100)로부터 상기 적어도 3개의 수신기(200)들까지 동기화 신호(CS)가 전달되는데 소요되는 전달 시간(dta, dtb, dtc; dt)을 각각 산출할 수 있다. 여기서 전달 시간(dt)은 동기화 신호(CS)가 전달되는 매질의 속도를 v라 할 때, 상기 거리(d1, d2, d3) 및 매질의 속도(v)를 이용하여 산출할 수 있다.
측위 장치(100)로부터 제1 내지 제3 수신기(200a, 200b, 200c) 각각까지 제1 응답 신호(RS1)가 전달되는데 소요되는 시간을 응답신호 전달시간(RTa, RTb, RTc; RT)이라 한다.
측위 장치(100)는 동기화 신호(CS)의 전달 시간들(dt)에 기초하여, 상기 적어도 3개의 수신기들(200)이 제1 응답 신호를 각각 수신한 시간 정보(TI1)를 보정할 수 있다. 이후, 상기 보정된 시간 정보(TI1) 및 위치 정보(GI)에 기초하여 제1 수중 이동체(300a)의 위치를 결정 또는 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 수신기(200a)의 제1 시간 정보(TI1a)는 t0+RTa+dta, 제2 수신기(200b)의 제1 시간 정보(TI1b)는 t0+RTb+dtb, 제3 수신기(200c)의 제1 시간 정보(TI1c)는 t0+RTc+dtc로 보정될 수 있다. 이때, dta, dtb 및 dtc 각각은 d1/v, d2/v 및 d3/v일 수 있다.
일 예로, 인공 위성(10)을 통한 시간 오차 범위는 약 40 ㎲일 수 있는 반면, 보정부(140)를 통한 오차 범위는 약 0.1 ㎲일 수 있다. 즉, 보정부(140)가 송신하는 동기화 신호(CS)를 통해 수신기(200)의 시간을 더 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 측위 장치(100)의 보정부(140)는 동기화 신호(CS)를 복수의 수신기들(200)에 미리 설정된 시간 간격을 두고 주기적으로 송신할 수 있다. 동기화 신호(CS)의 주기적 송신을 통해 수신기들(200) 각각의 시간을 더 유동적이고 실시간으로 동기화할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 측위 장치(100)가 복수의 수신기들(200) 각각에 동기화 신호(CS)를 송신함으로써 수신기들(200) 간의 클럭 오차를 최소화하여, 수중 이동체(300)의 위치 측정의 정확도를 높일 수 있다.
다른 식별 번호를 가지는 수중 이동체(300b, 300c, …, 300n)의 위치 또한 전술한 제1 수중 이동체(300a)와 마찬가지의 방법으로 측정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 시스템의 일부를 설명하기 위한 도면이다. 일 예에 따른 수신기(200)가 도시되어 있다. 이하, 전술한 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치를 측정하는 시스템의 일부인 수신기(200)는, 몸체(210), 인공위성 수신기(220), 수중 모뎀(230), 송신기(240) 및 이동 장치(250)를 포함할 수 있다.
몸체(210)에는 인공위성 수신기(220), 수중 모뎀(230), 송신기(240) 및 이동 장치(250)가 연결되어 있을 수 있다.
위성 신호 수신기(220)는 인공 위성(10)으로부터 신호(일 예로, GPS(Global Positioning System) 신호)를 수신 받을 수 있다. 각 수신기(200)는 이러한 신호를 통해 각 수신기(200)의 위치 정보(GI)를 산출할 수 있다.
수중 모뎀(230)은 수중 이동체(300)가 송신하는 응답 신호(RS) 등을 수신하고, 응답 신호(RS)가 수신된 시각을 측정할 수 있다.
송신기(240)는 상기 위치 정보(GI) 및 수중 이동체(300)로부터 수신한 시간 정보(TI)를 포함하는 도달 신호(AS) 등을 측위 장치(100)에 전송할 수 있다.
이동 장치(250)는 수신기(200)가 소정의 영역 내에 표류할 수 있도록 수신기(200)의 위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치를 측정하는 시스템에 따르면, 도 6과 같은 수신기(200)를 사용하여 수신기(200)의 배치를 용이하게 함으로써 DOP(Dilution of Precision) 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 수신기(200)의 종류 및 형태는 본 발명을 제한하지 않는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하, 도 1 내지 도 6에서 설명한 내용과 동일한 내용은 설명을 생략하거나 간단히 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 측위 장치(100)는 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호(QS1)를 전송할 수 있다 (S100).
이후, 본 발명의 측위 장치(100)는 복수의 수신기(200) 중 적어도 3개의 수신기(200)가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호(AS1)를 수신할 수 있다 (S110). 이때, 제1 도달 신호(AS1)는 제1 수중 이동체(300a)가 제1 질문 신호(QS1)에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호(RS1)를 대응하는 수신기(200)가 수신한 시간 정보(TI1), 및 수신기(200)의 위치 정보(GI)를 포함할 수 있다.
이후, 측위 장치(100)는 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호(AS1)에 기초하여 제1 수중 이동체(300a)의 위치를 결정할 수 있다 (S120).
한편, 측위 장치(100)는 제2 수중 이동체(300b)의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호(QS2)를 전송할 수 있다 (S200).
이후, 본 발명의 측위 장치(100)는 복수의 수신기(200) 중 적어도 3개의 수신기(200)가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호(AS2)를 수신할 수 있다 (S220). 이때, 제2 도달 신호(AS2)는 제2 수중 이동체(300b)가 제2 질문 신호(QS2)에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호(RS2)를 대응하는 수신기(200)가 수신한 시간 정보(TI2), 및 수신기(200)의 위치 정보(GI)를 포함할 수 있다.
이후, 측위 장치(100)는 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호(AS2)에 기초하여 제2 수중 이동체(300b)의 위치를 결정할 수 있다 (S220).
제1 수중 이동체(300a)는 제1 질문 신호(QS1) 및 상기 제2 질문 신호(QS2)를 수신하고, 제1 수중 이동체(300a)의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호(QS1)에만 선택적으로 응답하여 제1 응답 신호(RS1)를 출력할 수 있다.
제2 수중 이동체(300b)는 제1 질문 신호(QS1) 및 제2 질문 신호(QS2)를 수신하고, 제2 수중 이동체(300b)의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호(QS2)에만 선택적으로 응답하여 제2 응답 신호(RS2)를 출력할 수 있다.
제1 질문 신호(QS1)를 전송한 시간으로부터 소정의 시간이 경과한 후에, 제2 질문 신호(QS2)를 송신할 수 있다. 즉, S100 단계가 수행된 이후에 S200 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 3개의 제1 도달 신호(RS1)에 기초하여 제1 수중 이동체(300a)의 위치가 결정된 후에, 제2 질문 신호(QS2)를 송신할 수 있다. 즉, S120 단계가 수행된 이후에 S200 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치 측정 방법은, S100 내지 S120 단계 사이에서 복수의 수신기들(200)의 시간을 동기화하는 동기화 신호(CS)를 송신하는 단계, 및 상기 복수의 수신기들(200) 각각이 동기화 신호(CS)를 수신하고, 동기화 신호(CS)에 응답하여 내부 시간을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법 중 특정 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 도 7에서 A로부터 B까지 표시된 S120 단계에 관하여 더 상세히 설명하기로 한다.
도 8을 참고하면, S120 단계는 S121 및 S122 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치 측정 방법에 의하면, 상기 적어도 3개의 수신기들(200) 각각이 제1 응답 신호(RS1)를 수신한 시간 정보(TI1)에 기초하여, 제1 수중 이동체(300a)로부터 적어도 3개의 수신기들(200) 각각까지의 이격 거리 함수들을 결정할 수 있다 (S121).
이후, 적어도 3개의 수신기들(200) 각각의 위치 정보(GI) 및 이격 거리 함수들에 기초하여, 제1 수중 이동체(300a)의 위치를 결정할 수 있다 (S122).
이때, 제1 수중 이동체(300a)의 위치는 제1 수중 이동체(300a)와 적어도 3개의 수신기들(200) 각각 사이의 이격 거리들에 대하여 삼변 측량법을 적용하여 산출될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법 중 특정 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 도 7에서 A로부터 B까지 표시된 S120 단계가 포함하는 다른 단계들에 관하여 설명하기로 한다.
도 9를 참고하면, S120 단계는 S125 내지 S129 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동체(300)의 위치 측정 방법에 의하면, 측위 장치(100)의 위치를 결정할 수 있다 (S125).
이후, 적어도 3개의 수신기들(200)의 위치 정보(GI)에 기초하여 측위 장치(100)에서 적어도 3개의 수신기들(200)까지의 거리(d1, d2, d3, …, dn)를 각각 산출할 수 있다 (S126).
이후, 적어도 3개의 수신기들(200)까지 동기화 신호(CS)가 전달되는데 소요되는 전달 시간들(dt)을 각각 산출할 수 있다 (S127).
이후, 전달 시간들(dt)에 기초하여, 적어도 3개의 수신기들(200)이 제1 응답 신호(RS1)를 각각 수신한 시간 정보(TI)를 보정할 수 있다 (S128).
이후, 보정된 시간 정보(TI) 및 적어도 3개의 수신기들(200)의 위치 정보(GI)에 기초하여 제1 수중 이동체(300a)의 위치를 결정할 수 있다 (S129).
도 7에서 C로부터 D까지 표시된 제2 수중 이동체(300b)에 관한 S220 단계 및 제j 수중 이동체(300j)에 관하여도, 도 8 및 도 9에서 전술한 제1 수중 이동체(300a)와 마찬가지의 수중 이동체의 위치 측정 방법이 적용될 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞에서 설명된 실시 예들에 국한하여 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위가 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 인공 위성 100: 측위 장치
110: 제어부 120: 송신부
130: 수신부 140: 보정부
150: 메모리 200: 수신기
300: 수중 이동체 310: 송수신부
QS: 질문 신호 RS: 응답 신호
AS: 도달 신호 CS: 동기화 신호
GI: 위치 정보 TI: 시간 정보
st: 송신 시간 dt: 전달 시간

Claims (24)

  1. 복수의 수신기와 통신하는 측위 장치에 의해 수행되는 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하는 단계;
    상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계;
    상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;
    상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하는 단계;
    상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 및
    상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제1 응답 신호를 출력하고,
    상기 제2 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제2 응답 신호를 출력하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 질문 신호를 전송한 시간으로부터 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 제2 질문 신호를 송신하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치가 결정된 후에,
    상기 제2 질문 신호를 송신하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계는,
    상기 적어도 3개의 수신기들 각각이 상기 제1 응답 신호를 수신한 시간 정보에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체로부터 상기 적어도 3개의 수신기들 각각까지의 이격 거리 함수들을 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 3개의 수신기들 각각의 위치 정보 및 상기 이격 거리 함수들에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 수중 이동체의 위치는 상기 제1 수중 이동체와 상기 적어도 3개의 수신기들 각각 사이의 이격 거리들에 대하여 삼변 측량법을 적용하여 산출되는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수중 이동체는 n개의 수중 이동체를 포함하고, n은 3 이상의 자연수이고, j는 1 이상 n 이하의 자연수일 때,
    제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제j 질문 신호를 송신하는 단계;
    상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제j 도달 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제j 도달 신호는 상기 제j 수중 이동체가 상기 제j 질문 신호에 응답하여 출력하는 제j 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는 단계; 및
    상기 적어도 3개의 제j 도달 신호에 기초하여 상기 제j 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 더 포함하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제j 수중 이동체는 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 수신하고, 상기 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 상기 제j 질문 신호에만 선택적으로 응답하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제j 응답 신호가 서로 중첩하지 않도록, 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 미리 설정된 순서에 따라 소정의 시간 간격을 가지고 송신하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 수신기의 시간을 동기화하는 동기화 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 복수의 수신기 각각이 상기 동기화 신호를 수신하고, 상기 동기화 신호에 응답하여 내부 시간을 변경하는 단계;를 더 포함하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계는,
    상기 측위 장치의 위치를 결정하는 단계;
    상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 측위 장치에서 상기 적어도 3개의 수신기들까지의 거리를 각각 산출하는 단계;
    상기 적어도 3개의 수신기들까지 상기 동기화 신호가 전달되는데 소요되는 전달 시간들을 각각 산출하는 단계;
    상기 전달 시간들에 기초하여, 상기 적어도 3개의 수신기들이 상기 제1 응답 신호를 각각 수신한 시간 정보를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 시간 정보 및 상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는, 수중 이동체의 위치 측정 방법.
  12. 컴퓨터를 이용하여 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  13. 복수의 수신기와 통신하여 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 측위 장치에 있어서,
    상기 측위 장치는 제어부, 송신부 및 수신부를 포함하고,
    상기 송신부는 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하고,
    상기 수신부는 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하고, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하고,
    상기 송신부는 상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하고,
    상기 수신부는 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하고, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제1 응답 신호를 출력하고,
    상기 제2 수중 이동체는 상기 제1 질문 신호 및 상기 제2 질문 신호를 수신하고, 상기 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호에만 선택적으로 응답하여 상기 제2 응답 신호를 출력하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 제1 질문 신호를 전송한 시간으로부터 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 제2 질문 신호를 송신하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 제어부가 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정한 후에,
    상기 제2 질문 신호를 송신하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 적어도 3개의 수신기들 각각이 상기 제1 응답 신호를 수신한 시간 정보에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체로부터 상기 적어도 3개의 수신기들 각각까지의 이격 거리 함수들을 결정하고,
    상기 적어도 3개의 수신기들 각각의 위치 정보 및 상기 이격 거리 함수들에 기초하여, 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 수중 이동체와 상기 적어도 3개의 수신기들 각각 사이의 이격 거리들에 대하여 삼변 측량법을 적용하여, 상기 제1 수중 이동체의 위치를 산출하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 수중 이동체는 n개의 수중 이동체를 포함하고, n은 3 이상의 자연수이고, j는 1 이상 n 이하의 자연수일 때,
    상기 송신부가 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제j 질문 신호를 송신하고,
    상기 수신부가 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제j 도달 신호를 수신하고, 상기 제j 도달 신호는 상기 제j 수중 이동체가 상기 제j 질문 신호에 응답하여 출력하는 제j 응답 신호를 대응하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하며,
    상기 제어부가 상기 적어도 3개의 제j 도달 신호에 기초하여 상기 제j 수중 이동체의 위치를 결정하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제j 수중 이동체는 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 수신하고, 상기 제j 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 상기 제j 질문 신호에만 선택적으로 응답하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 제1 내지 제j 응답 신호가 서로 중첩하지 않도록, 상기 제1 내지 제j 질문 신호를 미리 설정된 순서에 따라 소정의 시간 간격을 가지고 송신하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 측위 장치는 보정부를 더 포함하고,
    상기 보정부는,
    상기 복수의 수신기의 시간을 동기화하는 동기화 신호를 송신하고,
    상기 복수의 수신기 각각이 상기 동기화 신호를 수신하고, 상기 동기화 신호에 응답하여 내부 시간을 변경하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측위 장치의 위치를 결정하고,
    상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 측위 장치에서 상기 적어도 3개의 수신기들까지의 거리를 각각 산출하고,
    상기 적어도 3개의 수신기들까지 상기 동기화 신호가 전달되는데 소요되는 전달 시간들을 각각 산출하고,
    상기 전달 시간들에 기초하여, 상기 적어도 3개의 수신기들이 상기 제1 응답 신호를 각각 수신한 시간 정보를 보정하며,
    상기 보정된 시간 정보 및 상기 적어도 3개의 수신기들의 위치 정보에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하는, 수중 이동체의 측위 장치.
  24. 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템에 있어서,
    상기 복수의 수중 이동체로부터 응답 신호를 수신하는 복수의 수신기; 및
    상기 복수의 수신기와 통신하여 상기 복수의 수중 이동체의 위치를 측정하는 측위 장치;를 포함하고,
    상기 측위 장치는,
    상기 복수의 수중 이동체 중에서 제1 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제1 질문 신호를 송신하고, 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제1 도달 신호를 수신하고, 상기 적어도 3개의 제1 도달 신호에 기초하여 상기 제1 수중 이동체의 위치를 결정하고, 상기 제1 도달 신호는 상기 제1 수중 이동체가 상기 제1 질문 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 수신하는 수신기가 수신한 시간 정보, 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하며,
    상기 복수의 수중 이동체 중에서 제2 수중 이동체의 식별 번호를 포함하는 제2 질문 신호를 송신하고, 상기 복수의 수신기 중 적어도 3개의 수신기가 각각 송신하는 적어도 3개의 제2 도달 신호를 수신하고, 상기 적어도 3개의 제2 도달 신호에 기초하여 상기 제2 수중 이동체의 위치를 결정하고, 상기 제2 도달 신호는 상기 제2 수중 이동체가 상기 제2 질문 신호에 응답하여 출력하는 제2 응답 신호를 수신하는 수신기가 수신한 시간 정보 및 상기 수신기의 위치 정보를 포함하는, 수중 이동체의 위치 측정 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114089341A (zh) * 2021-10-30 2022-02-25 宁波星与海科技有限公司 一种适用于水下低可见度水下打捞定位设备

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KR101015039B1 (ko) * 2010-05-19 2011-02-21 엘아이지넥스원 주식회사 수중 위치 파악 시스템 및 그 방법
KR20140121847A (ko) * 2012-02-15 2014-10-16 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 이동체 위치 측정 시스템, 중앙국 및 그들에 이용되는 질문 제어 방법 및, 그 프로그램이 저장된 기억 매체

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