KR20210131764A - Method and apparatus for estimating position of underwater vehicle - Google Patents
Method and apparatus for estimating position of underwater vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210131764A KR20210131764A KR1020200050268A KR20200050268A KR20210131764A KR 20210131764 A KR20210131764 A KR 20210131764A KR 1020200050268 A KR1020200050268 A KR 1020200050268A KR 20200050268 A KR20200050268 A KR 20200050268A KR 20210131764 A KR20210131764 A KR 20210131764A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- underwater
- estimating
- mine
- acoustic
- acoustic sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
- G01S5/186—Determination of attitude
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
- G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
본 개시는 수중 운동체의 위치를 추정하는 방법 및 장치를 제공한다.The present disclosure provides a method and apparatus for estimating the position of an underwater body.
해저 지형 환경에 부설된 음향 감응 기뢰는 단일의 음향 센서로, 수중 운동체에서 방사되는 음향 신호를 수신하고, 수신된 음향 신호에 감응하여 기폭할 수 있다.Acoustic-sensitive mines laid in a subsea terrain environment are single acoustic sensors, and can receive an acoustic signal radiated from an underwater vehicle and detonate in response to the received acoustic signal.
기존의 기뢰 음향 감응 시스템은 해저 지형 환경을 고려하지 않은 시스템을 설계하여 수중 운동체를 탐지하였다. 수중 환경은 사람의 눈으로 시야확보가 불가능하고 수시로 변하는 특성이 있어서 수중 운동체의 위치를 추정하는 데 어려움이 많았다. 또한, 기존의 기뢰 음향 감응 시스템은 기뢰에 부착된 음향 센서가 수신하는 음향 신호의 크기만으로 수중 운동체의 최근접 시점을 추정하여 기뢰가 기폭하였다.The existing mine acoustic sensing system is designed to detect underwater objects by designing a system that does not consider the underwater terrain environment. In the underwater environment, it was impossible to secure the field of view with the human eye and it was difficult to estimate the position of the underwater body because it was constantly changing. In addition, the existing mine acoustic sensing system estimates the closest point of time of an underwater vehicle based only on the size of the acoustic signal received by the acoustic sensor attached to the mine, and the mine is detonated.
그러나 기존의 기뢰 음향 감응 시스템은 수중 운동체의 상대 거리 및 수중 운동체의 방위에 따른 위치를 추정하지 못하는 바, 기뢰가 부설된 위치에서 멀리 떨어져서 기동할 경우에도 기폭할 수 있으며, 수중 운동체가 기뢰로부터 멀리 떨어져 있음에도 기폭한다면, 기뢰의 폭발력이 수중 운동체에 미치지 못하여 효과적이지 못하다. However, the existing mine acoustic sensing system cannot estimate the position according to the relative distance of the underwater vehicle and the orientation of the underwater vehicle. If it is detonated even from a distance, the explosive power of the mine is not as effective as the underwater vehicle.
해저 지형 환경에 부설된 기뢰의 음향 감응 시스템은 조류, 해류, 태풍 등 다양한 수중 환경 변화에 의해 롤, 피치, 요, 심도 등 자세가 변화할 수 있고, 음향 감응 시스템의 변화된 자세를 고려하지 않고 수중 운동체의 위치를 추정하는 경우, 정확한 위치를 추정하기 어려울 뿐만 아니라 음향 신호의 음영 지역이 발생할 수 있다.The acoustic response system for mines installed in the seabed terrain environment can change attitudes such as roll, pitch, yaw, and depth due to various underwater environmental changes such as currents, currents, and typhoons. In the case of estimating the position of the moving object, it is difficult to estimate the exact position, and a shaded area of the acoustic signal may occur.
이에 따라, 수중 환경 변화로 인한 음향 감응 기뢰의 자세 변화를 고려하여 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정하는 기술이 요구된다.Accordingly, there is a need for a technique for accurately estimating the position of an underwater vehicle in consideration of the change in the posture of the acoustic mine due to the change of the underwater environment.
수중 운동체의 위치를 추정하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for estimating the position of an underwater vehicle. Another object of the present invention is to provide a recording medium in which a program for executing the method in a computer is recorded. The technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 수중 운동체의 위치를 추정하는 방법에 있어서, 기뢰에 장착된 자세 센서를 이용하여 상기 기뢰에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는데 이용 될 음향 센서 배열을 선택하는 단계, 상기 선택된 음향 센서 배열을 이용하여 상기 수중 운동체의 방위각을 추정하는 단계 및 상기 자세 센서를 이용하여, 상기 추정된 방위각을 보정하고 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는 단계를 포함하는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.As a means for achieving the above-described technical problem, a first aspect of the present disclosure is a method for estimating the position of an underwater body, a plurality of acoustic sensor arrays attached to the mine using an attitude sensor mounted on the mine selecting an acoustic sensor array to be used for estimating the position of the underwater vehicle among the steps, estimating the azimuth of the underwater vehicle using the selected acoustic sensor array, and correcting the estimated azimuth by using the posture sensor and estimating the position of the underwater vehicle, it is possible to provide a method for estimating the position of the underwater movement body.
또한, 상기 자세 센서는, 자이로 센서(Gyro Sensor)를 포함하는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다. In addition, the posture sensor, including a gyro sensor (Gyro Sensor), may provide a method for estimating the position of the underwater body.
또한, 상기 음향 센서 배열을 선택하는 단계는, 상기 자세 센서를 이용하여 수면을 향하는 방향의 상기 음향 센서 배열을 선택하는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the step of selecting the acoustic sensor array may provide a method for estimating the position of an underwater body in which the acoustic sensor array in a direction toward the water surface is selected using the posture sensor.
또한, 상기 복수의 음향 센서 배열들은, 상기 기뢰의 몸체 주위로 부착되는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the plurality of acoustic sensor arrays, attached around the body of the mine, may provide a method for estimating the position of an underwater vehicle.
또한, 상기 음향 센서 배열은, 음향 신호를 수신하는 복수의 음향 센서들을 포함하고, 상기 복수의 음향 센서들은 적어도 2개 이상의 각 축의 방향으로 일렬로 배열되는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the acoustic sensor arrangement may include a plurality of acoustic sensors for receiving an acoustic signal, and the plurality of acoustic sensors are arranged in a line in at least two or more directions of each axis. .
또한, 상기 방위각을 추정하는 단계는, 상기 음향 센서 배열에서 상기 음향 센서들이 일렬로 배열된 각 축을 기준으로 대칭되는 방위각을 각각 측정하고, 상기 각각 측정된 방위각이 서로 일치하는 방위각을 상기 수중 운동체의 방위각으로 추정하는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다. In addition, the step of estimating the azimuth includes measuring azimuth angles that are symmetrical with respect to each axis in which the acoustic sensors are arranged in a line in the acoustic sensor array, and determining the azimuth angle at which the measured azimuth angles coincide with each other. It is possible to provide a method for estimating the position of an underwater vehicle by azimuth.
또한, 상기 위치를 추정하는 단계는, 상기 자세 센서에서 측정된 상기 기뢰의 롤, 피치, 요 및 심도를 이용하여, 상기 추정된 방위각을 보정하고 상기 수중 운동체의 위치를 추적하는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the step of estimating the position, using the roll, pitch, yaw, and depth of the mine measured by the attitude sensor, correcting the estimated azimuth and tracking the position of the underwater vehicle, estimating the position of the underwater vehicle method can be provided.
또한, 수중 운동체 위치 추정 방법은 상기 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 상기 기뢰의 충격 강도를 계산하는 단계 및 상기 계산된 충격 강도를 이용하여, 상기 기뢰의 기폭 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the method for estimating the position of the underwater movement body further includes the steps of calculating the impact strength of the mine based on the estimated position of the underwater vehicle and determining whether the mine is detonated by using the calculated impact strength It is possible to provide a method for estimating the position of an underwater vehicle.
또한, 상기 기폭 여부를 판단하는 단계는, 상기 계산된 충격 강도가 임계값 이상인 경우 상기 기뢰가 기폭하고, 상기 계산된 충격 강도가 상기 임계값 이하인 경우 상기 기뢰가 기폭하지 않는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the step of determining whether the detonation is, the mine is detonated when the calculated impact strength is greater than or equal to the threshold value, and the mine is not detonated when the calculated impact strength is less than or equal to the threshold value, an underwater movement body position estimation method can provide
또한, 상기 임계값은 다음과 같은 수학식에 따라 계산되는, 수중 운동체 위치 추정 방법을 제공할 수 있다In addition, the threshold value is calculated according to the following equation, it is possible to provide a method for estimating the position of the underwater body
[수학식][Equation]
임계값 threshold
(여기서, 상기 R은 상기 기뢰와 상기 수중 운동체 사이의 직선거리를 의미하고, 상기 W는 상기 기뢰의 폭약량을 의미하고, 상기 는 수면과 상기 기뢰로부터 상기 수중 운동체를 연결한 직선 사이의 각도를 의미함)(Here, R means the linear distance between the mine and the underwater vehicle, and W means the explosive amount of the mine, and the means the angle between the water surface and the straight line connecting the underwater vehicle from the mine)
본 개시의 제2 측면은, 제1 측면에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공할 수 있다.A second aspect of the present disclosure may provide a recording medium recording a program for executing the method according to the first aspect in a computer.
본 개시의 제3 측면은, 수중 운동체의 위치를 추정하는 장치에 있어서, 기뢰에 장착되어 자세를 측정하는 자세 센서, 상기 기뢰에 부착되어 음향 신호를 수신하는 복수의 음향 센서 배열들 및 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는 위치 추정부를 포함하고, 상기 위치 추정부는, 상기 자세 센서를 이용하여 상기 복수의 음향 센서 배열들 중 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는데 이용될 음향 센서 배열을 선택하고, 상기 선택된 음향 센서 배열을 이용하여 상기 수중 운동체의 방위각을 추정하고, 상기 자세 센서를 이용하여, 상기 추정된 방위각을 보정하고 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는, 수중 운동체 위치 추정 장치를 제공할 수 있다.A third aspect of the present disclosure is an apparatus for estimating the position of an underwater vehicle, an attitude sensor mounted on a mine to measure an attitude, a plurality of acoustic sensor arrays attached to the mine to receive an acoustic signal, and the underwater vehicle and a position estimator for estimating the position of , wherein the position estimator selects an acoustic sensor array to be used for estimating the position of the underwater body among the plurality of acoustic sensor arrays using the posture sensor, and the selected sound Estimate the azimuth of the underwater vehicle using a sensor array, and use the posture sensor to correct the estimated azimuth and estimate the position of the underwater vehicle, it is possible to provide an underwater vehicle position estimation apparatus.
또한, 상기 위치 추정부는, 상기 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 상기 기뢰의 충격 강도를 계산하고, 상기 계산된 충격 강도를 이용하여, 상기 기뢰의 기폭 여부를 판단하는, 수중 운동체 위치 추정 장치를 제공할 수 있다.In addition, the position estimator, on the basis of the estimated position of the underwater moving body, calculates the impact strength of the mine, and using the calculated impact strength, determines whether the mine is detonated, an underwater body position estimation device can provide
본 개시는, 자세 센서를 이용하여 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있고, 추정한 수중 운동체의 위치가 기뢰의 기폭 가능한 범위 내에 있는지 판단하고, 기폭 가능한 범위내에 있다면 기폭하여 효과적으로 수중 운동체를 무력화시킬 수 있으며, 작전 효과를 최대로 할 수 있다.The present disclosure is capable of accurately estimating the position of an underwater vehicle by using a posture sensor, determining whether the estimated position of the underwater vehicle is within a detonable range of a mine, and detonating if it is within a detonable range to effectively neutralize an underwater vehicle and can maximize operational effectiveness.
구체적으로, 수중 운동체의 위치는 음향 센서 배열에 입사되는 수중 운동체의 방사 음향 신호를 분석하여 수중 운동체의 방위를 알 수 있고, 수중 운동체의 방위와 자세 센서에서 측정된 정보를 이용하여 다양한 수중 환경 조건에서도 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.Specifically, the position of the underwater vehicle can be determined by analyzing the radiated acoustic signal of the underwater vehicle incident on the acoustic sensor array to determine the orientation of the underwater vehicle, and various underwater environmental conditions using information measured by the orientation and attitude sensor of the underwater vehicle It is also possible to accurately estimate the position of an underwater body.
도 1은 일 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하는 방법의 흐름도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 수중 운동체 위치 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 음향 센서 배열(310)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 음향 센서 배열(400)에서 방위각을 추정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 단계 130을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 단계 150을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 수중 운동체 위치 추정 장치의 블록도이다.1 is a flowchart of a method for estimating a position of an underwater body according to an embodiment.
2 (a) and 2 (b) are diagrams for explaining the existing apparatus for estimating the position of an underwater moving body.
3 is a view for explaining the configuration of an underwater movement body position estimation apparatus according to an embodiment.
FIG. 4 is a view for explaining the
FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining a method of estimating an azimuth in the
FIG. 6 is a view for explaining
FIG. 7 is a diagram for explaining
8 is a block diagram of an apparatus for estimating a position of an underwater moving body according to an embodiment.
본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present embodiments have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present embodiments, which may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, etc. have. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the relevant part. Therefore, the terms used in the present embodiments should be defined based on the meaning of the term and the contents throughout the present embodiments, rather than the simple name of the term.
본 실시예들은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 일부 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 실시예들을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 실시예들의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어들은 단지 실시예들의 설명을 위해 사용된 것으로, 본 실시예들을 한정하려는 의도가 아니다.Since the present embodiments may have various changes and may have various forms, some embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present embodiments to a specific disclosed form, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present embodiments. The terms used herein are used only for description of the embodiments, and are not intended to limit the present embodiments.
본 실시예들에 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Unless otherwise defined, terms used in the present embodiments have the same meanings as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present embodiments belong. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present embodiments, they have an ideal or excessively formal meaning. should not be interpreted.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Some embodiments of the present disclosure may be represented by functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented in various numbers of hardware and/or software configurations that perform specific functions. For example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more microprocessors, or by circuit configurations for a given function. Also, for example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages. The functional blocks may be implemented as an algorithm running on one or more processors. Also, the present disclosure may employ prior art for electronic configuration, signal processing, and/or data processing, and the like. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “configuration” may be used broadly and are not limited to mechanical and physical components. In addition, terms such as “…unit” and “…module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다. In addition, the connecting lines or connecting members between the components shown in the drawings only exemplify functional connections and/or physical or circuit connections. In an actual device, a connection between components may be represented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that are replaceable or added.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 일 실시예에 따른 수중 운동체의 위치를 추정하는 방법의 흐름도이다. 1 is a flowchart of a method for estimating a position of an underwater body according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 단계 110에서 수중 운동체 위치 추정 장치는 자세 센서를 이용하여 음향 센서 배열을 선택할 수 있다.Referring to FIG. 1 , in
수중 운동체 위치 추정 장치는 자세 센서 및 복수의 음향 센서 배열들을 포함할 수 있고, 자세 센서를 이용하여 수중 운동체 위치 추정 장치에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 수중 운동체의 위치를 추정하는 데 이용될 음향 센서 배열을 선택할 수 있다.The apparatus for estimating an underwater body may include an attitude sensor and a plurality of acoustic sensor arrays, and may be used to estimate a position of an underwater body among a plurality of acoustic sensor arrays attached to the device for estimating an underwater body by using the attitude sensor. An acoustic sensor arrangement can be selected.
수중 운동체 위치 추정 장치는 폭약을 함유할 수 있고, 음향 감응 기뢰에 해당할 수 있다. 음향 감응 기뢰는 목표 함정이 통과할 때 발생하는 음향 신호를 감지하여 작동하도록 설계된 기뢰로, 보다 확실한 동작을 위해 자기 또는 압력 센서와 함께 사용되기도 한다. 함정이 기뢰에 접근하게 되면 추진기를 포함한 함정의 각종 기기의 작동 소음이 기뢰의 발화 장치를 작동시켜 폭발할 수 있다.The underwater vehicle localization device may contain explosives and may correspond to acoustically sensitive mines. Acoustic-sensitive mines are mines designed to operate by sensing acoustic signals generated when a target ship passes, and are sometimes used in conjunction with magnetic or pressure sensors for more reliable operation. When a ship approaches a mine, the operating noise of the ship's various devices, including the thruster, can trigger the mine's ignition device and explode.
수중 운동체는 수중 또는 수면에서 움직이는 운동체를 의미할 수 있고, 함정, 표적함 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The underwater body may refer to a body that moves underwater or on the surface of the water, and may include, but is not limited to, a trap, a target ship, and the like.
자세 센서는 물체의 자세를 측정하기 위한 센서로, 자이로 센서(Gyro Sensor)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 자이로 센서는 지구의 회전과 관게없이 높은 정확도로 항상 처음에 설정한 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서로, 항공기, 함정, 유도무기, 차량 등 다양한 분야에서 항법용, 자세 제어용 등으로 사용될 수 있다. The posture sensor is a sensor for measuring the posture of an object, and may include a gyro sensor, but is not limited thereto. The gyro sensor is a sensor that measures the change in the orientation of an object by using the property of always maintaining the initially set direction with high accuracy regardless of the rotation of the earth. It can be used for control, etc.
음향 센서 배열은 다수의 음향 센서를 1차원 또는 2차원으로 배열한 센서로서, 음향 신호 측정의 고속화, 다기능화, 센서의 고성능화 등이 가능할 수 있다. 음향 센서 배열은 수중 운동체의 방위각 및 수중 운동체 위치 추정 장치로부터 수중 운동체까지의 거리를 추정할 수 있다.The acoustic sensor array is a sensor in which a plurality of acoustic sensors are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and may enable high-speed, multi-functional, and high-performance measurement of acoustic signals. The acoustic sensor arrangement may estimate the azimuth of the underwater vehicle and the distance from the underwater vehicle position estimation device to the underwater vehicle.
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치에 장착된 자세 센서는 수중 운동체 위치 추정 장치의 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw) 및 심도(Depth)등을 측정할 수 있고, 자세 센서에서 측정된 자세 정보를 이용하여 수중 운동체 위치 추정 장치에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 수중 운동체의 위치를 추정하는 데 이용될 음향 센서 배열을 선택할 수 있다. 예를 들어, 음향 감응 기뢰에 장착된 자세 센서는 음향 감응 기뢰의 자세를 측정하고, 측정된 자세 정보를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정하는 데 이용될 음향 센서 배열을 선택할 수 있다.In one embodiment, the posture sensor mounted on the underwater body position estimator may measure the roll, pitch, yaw, and depth of the underwater body position estimator, and the posture sensor The acoustic sensor array to be used for estimating the position of the underwater body may be selected from among a plurality of acoustic sensor arrays attached to the underwater body position estimating device by using the measured posture information. For example, the attitude sensor mounted on the acoustic mine may measure the attitude of the acoustic mine and select an acoustic sensor arrangement to be used to estimate the position of the underwater vehicle by using the measured attitude information.
롤은 좌우 방향으로 회전하는 것을 의미할 수 있고, 요는 z축 방향 회전을 의미할 수 있고, 피치는 앞쪽의 위아래 움직임을 의미할 수 있고, 심도는 수면에서 수중 운동체 위치 추정 장치까지의 수직거리를 의미할 수 있다. Roll may mean rotation in the left and right direction, yaw may mean rotation in the z-axis direction, pitch may mean forward up and down movement, and depth may mean vertical distance from the water surface to the underwater body positioning device can mean
수중 운동체 위치 추정 장치는 자세 센서를 이용하여 수면을 향하는 방향의 음향 센서 배열을 선택할 수 있다. 구체적으로, 수중 운동체 위치 추정 장치에 장착된 자세 센서는 수중 운동체 위치 추정 장치의 롤, 피치, 요 및 심도 등을 측정할 수 있고, 자세 센서에서 측정된 자세 정보를 이용하여 수중 운동체 위치 추정 장치에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 수중 운동체의 위치를 추정하는 데 이용될 수면을 향하는 방향의 음향 센서 배열을 선택할 수 있다.The apparatus for estimating the position of the underwater body may select an acoustic sensor arrangement in a direction toward the water surface by using the posture sensor. Specifically, the posture sensor mounted on the underwater body position estimator can measure the roll, pitch, yaw, and depth of the underwater body position estimator, and uses the posture information measured by the posture sensor to the underwater body position estimator. Among a plurality of attached acoustic sensor arrays, an acoustic sensor array in a direction toward the water surface to be used for estimating the position of the underwater body may be selected.
수면을 향하는 방향의 음향 센서 배열은, 수중 운동체 위치 추정 장치에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 수면과의 거리가 가장 가까운 상단에 위치한 음향 센서 배열을 의미할 수 있다.The acoustic sensor array in the direction toward the water surface may refer to an acoustic sensor array located at an upper end having the closest distance to the water surface among a plurality of acoustic sensor arrays attached to the apparatus for estimating the location of an underwater body.
이와 같이, 수중 운동체 위치 추정 장치가 자세 센서를 이용하여 수면을 향하는 방향의 음향 센서 배열을 선택하고, 선택된 음향 센서 배열이 수중 운동체의 위치를 추정함으로써, 장애물로 인해 소리가 전달되지 못하는 음영 지역에서도 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.In this way, the underwater body position estimation device selects the acoustic sensor array in the direction toward the water surface using the posture sensor, and the selected acoustic sensor array estimates the location of the underwater body, even in a shaded area where sound cannot be transmitted due to an obstacle. It is possible to accurately estimate the position of an underwater body.
단계 120에서, 수중 운동체 위치 추정 장치는 수중 운동체의 방위각을 추정할 수 있다. In
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치는 단계 110에서 선택된 음향 센서 배열을 이용하여 수중 운동체의 방위각을 추정할 수 있다. 선택된 음향 센서 배열에서 음향 센서들이 일렬로 배열된 각 축을 기준으로 축에 대칭되는 방위각을 각각 측정하고, 각각 측정된 방위각이 서로 일치하는 방위각을 수중 운동체의 방위각으로 추정할 수 있다. In an embodiment, the apparatus for estimating the position of the underwater vehicle may estimate the azimuth of the underwater vehicle using the acoustic sensor array selected in
예를 들어, 음향 센서 배열에서 음향 센서들이 a 축 및 b 축 방향으로 배열되어있고, a 축을 기준으로 측정한 방위각이 150˚, 30˚이고, b축을 기준으로 측정한 방위각이 330˚, 30˚인 경우, 측정된 방위각이 서로 일치하는 방위각인 30˚를 수중 운동체의 방위각으로 추정할 수 있다.For example, in the acoustic sensor array, the acoustic sensors are arranged in the a-axis and b-axis directions, the azimuth angles measured with respect to the a-axis are 150˚ and 30˚, and the azimuth angles measured based on the b-axis are 330˚ and 30˚. In the case of , 30°, which is an azimuth at which the measured azimuths coincide with each other, can be estimated as the azimuth of the underwater vehicle.
방위각은 천문학, 포술, 항해술, 지도 같이 지표 위에 물체의 위치를 나타내는 좌표 중 하나로, 어떤 사물이나 장소가 다른 사물이나 장소로부터 어느 방향에 있는가를 표현할 때 이용된다. 방위각은 수중 운동체의 위치를 추정하기 위해 필요한 파라미터 중 하나에 해당할 수 있다.Azimuth is one of the coordinates indicating the position of an object on the earth's surface, such as astronomy, gunnery, navigation, and maps, and is used to express the direction in which one object or place is from another. The azimuth may correspond to one of parameters required for estimating the position of the underwater body.
단계 130에서, 수중 운동체 위치 추정 장치는 추정된 방위각을 보정하고, 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다.In
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치는 자세 센서를 이용하여 단계 120에서 추정된 방위각을 보정할 수 있고, 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다. 구체적으로, 자세 센서에서 측정된 롤, 피치, 요 및 심도에 관한 정보를 이용하여 음향 센서 배열에서 추정된 방위각 및 거리를 보정할 수 있고, 방위각 및 거리를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다. 이에 따라, 수면에서 기동하는 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.In an embodiment, the apparatus for estimating the position of the underwater body may correct the azimuth estimated in
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치는 기뢰의 충격 강도를 계산하는 단계(단계 140) 및 기뢰의 기폭 여부를 판단하는 단계(단계 150)를 더 포함할 수 있다. 기뢰의 기폭이 가능한 경우 단계 160을 수행할 수 있고, 기뢰의 기폭이 불가능한 경우 단계 110을 수행할 수 있다.In one embodiment, the apparatus for estimating the position of the underwater vehicle may further include calculating the impact strength of the mine (step 140) and determining whether the mine is detonated (step 150). If detonation of the mine is possible, step 160 may be performed, and if detonation of the mine is impossible, step 110 may be performed.
예를 들어, 수중 운동체 위치 추정 장치는 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 수중 운동체 위치 추정 장치의 충격 강도를 계산할 수 있고, 계산된 충격 강도가 임계값 이상인 경우 수중 운동체 위치 추정 장치가 기폭하고, 계산된 충격 강도가 임계값 이하인 경우 수중 운동체 위치 추정 장치가 기폭하지 않도록 판단할 수 있다. 수중 운동체 위치 추정 장치가 기폭이 불가능한 경우 기폭하지 않고 다시 자세 센서를 이용하여 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다.For example, the underwater moving body position estimating device may calculate the impact strength of the underwater moving body position estimating device based on the estimated position of the underwater moving body. , when the calculated impact strength is less than or equal to a threshold value, it may be determined not to detonate the apparatus for estimating the position of the underwater movement body. If the apparatus for estimating the position of the underwater body cannot be detonated, the position of the underwater body may be estimated by using the posture sensor again without detonation.
충격 강도는 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 현재 수중 운동체 위치 추정 장치에서 수중 운동체에 영향을 미칠 수 있는 충격의 세기를 의미할 수 있고, 임계값은 주어지는 값으로 수중 운동체 위치 추정 장치가 수중 운동체를 무력화 시킬 수 있는 강도를 의미할 수 있다. The impact strength may mean the strength of an impact that can affect the underwater body in the current underwater body position estimating device based on the estimated position of the underwater body, and the threshold value is a given value. It can mean the strength that can neutralize the movement.
도 2(a) 및 도 2(b)는 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치를 설명하기 위한 도면이다.2 (a) and 2 (b) are diagrams for explaining the existing apparatus for estimating the position of an underwater moving body.
도 2(a)를 참조하면, 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치(210)는 단일 음향 센서(220)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2( a ), the conventional underwater body
기존의 수중 운동체 위치 추정 장치(210)는 저주파수 협대역의 단일 음향 센서(220)로 구성될 수 있고, 단일 음향 센서(220)로 수신되는 수중 운동체의 음향 신호 크기만을 이용하여 기폭 시점을 계산할 수 있다. The existing underwater body
도 2(b)를 참조하면, 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치(210)는 음향 신호의 크기를 이용하여 기폭 시점을 계산할 수 있다. Referring to FIG. 2( b ), the conventional underwater body
단일 음향 센서(220)로 수신되는 수중 운동체의 음향 신호의 크기가 가장 큰 A 지점에서 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치(210)는 기폭할 수 있다. 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치(210)의 인근을 지나치는 경우에도 음향 신호의 크기가 최대가 되는 시점에서 기폭함으로서, 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치(210)와 수중 운동체의 상대 거리 또는 방위각이 큰 경우, 수중 운동체를 무력화 할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. The existing underwater body
도 3은 일 실시예에 따른 수중 운동체 위치 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the configuration of an underwater movement body position estimation apparatus according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 수중 운동체 위치 추정 장치(300)는 음향 센서 배열(310) 및 자세 센서(320)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 수중 운동체 위치 추정 장치(300)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 수중 운동체 위치 추정 장치(300)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 한편, 도 3의 음향 센서 배열(310) 및 자세 센서(320)는 도 1에서 전술한 음향 센서 배열 및 자세 센서에 대응되므로 중복되는 내용은 생략한다.Referring to FIG. 3 , the
음향 센서 배열(310)은 복수 개일 수 있으며, 수중 운동체 위치 추정 장치(300)의 몸체 표면 주위로 다방면에 부착될 수 있다. 음향 센서 배열(310)은 다수의 음향 센서들로 구성될 수 있고, 수중 운동체의 방사 소음을 수신할 수 있다. 예를 들어, 수중 운동체 위치 추정 장치(300)의 몸체에 부착된 음향 센서 배열(310)은 수신되는 음향 신호의 시간 지연을 측정할 수 있다.The
방사 소음은 수중 운동체의 음원에서 발생된 소음이 수중으로 전파되는 소음으로, 기계류 소음, 프로펠러 소음 및 유체 동역학적 소음 등을 포함할 수 있다.Radiated noise is noise generated from a sound source of an underwater vehicle propagating underwater, and may include machinery noise, propeller noise, and hydrodynamic noise.
복수 개의 음향 센서 배열(310)을 수중 운동체 위치 추정 장치(300)의 몸체 주위로 부착함으로써 음향 센서 배열(310)이 수중 운동체의 방향으로 향할 수 있고, 수중 운동체로부터 음향 신호를 수신하지 못하는 음영 지역이 소멸될 수 있다.By attaching a plurality of
자세 센서(320)는 수중 운동체 위치 추정 장치(300)의 내부에 장착되거나 표면에 부착될 수 있다. The
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치(300)의 내부에 자이로 센서가 장착될 수 있고, 자이로 센서는 수중 운동체 위치 추정 장치(300)의 롤, 피치, 요 및 심도를 측정할 수 있다. 자이로 센서로부터 측정된 롤, 피치, 요 및 심도의 자세 정보를 이용하여 수중 운동체 위치 추정 장치(300)는 수면을 향하는 음향 센서 배열을 선택할 수 있다.In an embodiment, a gyro sensor may be mounted inside the underwater body
도 4는 도 3에 도시된 음향 센서 배열(310)을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining the
도 4를 참조하면, 음향 센서 배열(400)은 다수의 음향 센서들로 구성될 수 있다. 도 4의 음향 센서 배열(400)은 도 3의 음향 센서 배열(310) 및 도 1에서 전술한 음향 센서 배열에 대응되므로 중복되는 내용은 생략한다.Referring to FIG. 4 , the
일 실시예에서, 음향 센서 배열(400)은 음향 신호를 수신하는 복수의 음향 센서들을 포함하고, 복수의 음향 센서들은 적어도 2개 이상의 각 축의 방향으로 일렬로 배열될 수 있다. 축의 방향은 x축 방향, y축 방향을 포함할 수 있고, 각각의 축은 직각을 이룰 수 있으며 각각의 축에 최소 2개 이상의 음향 센서로 구성할 수 있다.In one embodiment, the
예를 들어, 음향 센서 배열(400)은 음향 센서 1(410), 음향 센서 2(420), 음향 센서 3(430)으로 구성될 수 있다. 음향 센서 1(410)과 음향 센서 2(420)는 a축의 방향으로 일렬로 배열될 수 있고, 음향 센서 2(420)와 음향 센서 3(430)은 b축의 방향으로 일렬로 배열될 수 있다. For example, the
음향 센서 1(410), 음향 센서 2(420) 및 음향 센서 3(430)은 음향 신호를 송신 또는 수신할 수 있고, 수중 운동체의 방위각 및 수중 운동체 위치 추정 장치로부터 수중 운동체까지의 거리를 측정할 수 있다. 이와 같이, 수중 운동체 위치 추정 장치의 음향 센서 배열(400)은 다수의 음향 센서를 축 방향으로 배열함으로써, 수중 운동체로부터 음향 신호를 수신하여 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.The
도 5는 도 4에 도시된 음향 센서 배열(400)에서 방위각을 추정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining a method of estimating an azimuth in the
도 5를 참조하면, 음향 센서 배열(500)은 수중 운동체의 방위각을 추정할 수 있다. 도 5의 음향 센서 배열(500)은 도 4의 음향 센서 배열(400)에 대응되므로 중복되는 내용은 생략한다.Referring to FIG. 5 , the
음향 센서 배열(500)은 최소 개수의 음향 센서들로 구성될 수 있고, a축 방향으로 배열된 음향 센서들(510) 및 b축 방향으로 배열된 음향 센서들(520)로 구성될 수 있다. The
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치는 음향 센서 배열(500)에서 음향 센서들이 일렬로 배열된 각 축을 기준으로 대칭되는 방위각을 각각 측정하고, 각각 측정된 방위각이 서로 일치하는 방위각을 수중 운동체의 방위각으로 추정할 수 있다.In one embodiment, the apparatus for estimating the position of the underwater vehicle measures each of the azimuth angles that are symmetrical with respect to each axis in which the acoustic sensors are arranged in a line in the
예를 들어, 수중 운동체 위치 추정 장치는 a축 방향으로 배열된 음향 센서들(510)의 축의 방향이 90˚이고, a축을 기준으로 대칭되는 방위각을 150˚ 및 30˚로 측정할 수 있고, b축 방향으로 배열된 음향 센서들(520)의 축의 방향이 0˚이고, b축을 기준으로 대칭되는 방위각을 30˚ 및 330˚로 측정할 수 있다. 수중 운동체 위치 추정 장치는 a축 및 b축을 기준으로 측정된 방위각이 서로 일치하는 방위각인 30˚를 수중 운동체의 방위각으로 추정할 수 있다.For example, the apparatus for estimating the position of the underwater body may measure the axial direction of the
도 6은 도 1에 도시된 단계 130을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining
도 6을 참조하면, 수중 운동체 위치 추정 장치(600)는 추정된 수중 운동체의 방위각을 보정하고, 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다. 한편, 도 6의 수중 운동체 위치 추정 장치(600), 음향 센서 배열(610) 및 자세 센서(620)는 도 1에서 전술한 수중 운동체 위치 추정 장치, 음향 센서 배열 및 자세 센서에 대응되고, 도 3의 수중 운동체 위치 추정 장치(300), 음향 센서 배열(310) 및 자세 센서(320)에 대응되므로 중복되는 내용은 생략한다.Referring to FIG. 6 , the
수중 운동체 위치 추정 장치(600)는 자세 센서(620)를 이용하여, 추정된 방위각을 보정하고 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다.The underwater body
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치(600)는 장착된 자세 센서(620)에서 측정된 수중 운동체 위치 추정 장치(600)의 롤, 피치, 요 및 심도를 이용하여, 음향 센서 배열(610)에서 추정된 방위각 및 수중 운동체 위치 추정 장치(600)로부터 수중 운동체까지의 거리를 보정하고, 보정된 방위각 및 거리를 기초로 하여 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다. In one embodiment, the underwater body
예를 들어, 음향 센서 배열(610)에서 수중 운동체의 방위각이 0˚로 추정될 수 있다. 수중 운동체의 방위각이 0˚로 추정된 경우, 수중 운동체 위치 추적 장치(600)는 점선으로 표시된 수중 운동체(630)의 위치로 추정할 수 있다. 그러나 자세 센서(620)를 이용하는 경우, 수중 운동체 위치 추정 장치(600)는 복수의 음향 센서 배열 들 중 수면을 향하는 방향의 음향 센서 배열(610)을 선택할 수 있고, 선택된 음향 센서 배열(610)에서 수중 운동체의 방위각이 0˚로 추정되었더라도 자세 센서(620)에서 측정된 롤, 피치, 요 등의 정보를 이용하여 실선으로 표시된 수중 운동체(640)의 위치로 정확하게 추정할 수 있다. For example, in the
이와 같이, 자세 센서(620)를 이용하여 수면을 향하는 방향의 음향 센서 배열(610)을 선택하고, 음향 센서 배열(610)에서 추정된 방위각 및 거리를 보정함으로써 음향 센서의 빔 특성 등에 의한 제한을 고려하지 않을 수 있고, 수중 운동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.In this way, by using the
도 7은 도 1에 도시된 단계 150을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining
도 7을 참조하면, 수중 운동체 위치 추정 장치(710)의 기폭 여부를 판단하기 위해 이용되는 임계값을 계산할 수 있다.Referring to FIG. 7 , it is possible to calculate a threshold value used to determine whether the underwater body
임계값은 기존에 주어지는 값으로 수중 운동체 위치 추정 장치(710)가 수중 운동체를 무력화 시킬 수 있는 강도를 의미할 수 있다. 임계값은 아래와 같은 수학식에 의해 계산될 수 있다.The threshold value is a previously given value and may mean the strength at which the underwater body
[수학식][Equation]
임계값 threshold
임계값 Q를 이용하여 수중 운동체 위치 추정 장치(710)가 추정한 수중 운동체의 위치가 기폭 가능한 거리(R) 및 각도()의 범위 내에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, R은 수중 운동체 위치 추정 장치(710)와 수중 운동체(720) 사이의 기폭 가능한 최대 직선거리를 의미하고, W는 수중 운동체 위치 추정 장치(710)의 폭약량을 의미하고, 는 수면과 수중 운동체 위치 추정 장치(710)로부터 수중 운동체(720)를 연결한 직선 사이의 각도에 해당할 수 있다. R 및 의 값은 수중 운동체 위치 추정 장치(710)에 의해 추정될 수 있다. The distance (R) and the angle (R) and the angle ( ) can be determined whether it is included within the scope of the Here, R means the maximum detonable linear distance between the underwater body
예를 들어, R이 400ft이고, 가 30˚이고, W가 TNT(Trinitrotoluene) 90lb인 경우, 임계값 = 0.02 가 될 수 있다. For example, if R is 400 ft, is 30˚, and W is 90 lb of Trinitrotoluene (TNT), the threshold = 0.02.
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치(710)는 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로, 수중 운동체 위치 추정 장치(710)의 충격 강도를 계산할 수 있고, 계산된 충격 강도가 임계값 Q 이상인 경우 수중 운동체 위치 추정 장치(710)는 기폭하고, 계산된 충격 강도가 임계값 Q 이하인 경우 수중 운동체 위치 추정 장치(710)는 기폭하지 않을 수 있다. In one embodiment, the underwater moving body
도 8은 일 실시예에 따른 수중 운동체 위치 추정 장치의 블록도이다. 8 is a block diagram of an apparatus for estimating a position of an underwater moving body according to an embodiment.
도 8을 참조하면, 수중 운동체 위치 추정 장치(800)는 자세 센서(810), 음향 센서 배열(820) 및 위치 추정부(830)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 수중 운동체 위치 추정 장치(800)에는 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 8에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
일 실시예에서, 수중 운동체 위치 추정 장치(800)는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 수중 운동체 위치 추정 장치(800) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 음향 센서 배열(820)에서 추정된 수중 운동체의 방위각, 자세 센서(810)에서 측정된 자세에 관한 정보 등을 저장할 수 있다. 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다.In one embodiment, the underwater body
위치 추정부(830)는 도 1 내지 도 7에서 상술한, 수중 운동체의 위치를 추정하고, 기폭 여부를 판단하기 위한 전반적인 기능을 수행한다. The
일 실시예에서 위치 추정부(830)는 자세 센서(810)를 이용하여 수중 운동체 위치 추정 장치(800)에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 수중 운동체의 위치를 추정하는 데 이용될 음향 센서 배열(820)을 선택하고, 선택된 음향 센서 배열(820)을 이용하여 수중 운동체의 방위각을 추정하고, 자세 센서(810)를 이용하여, 추정된 방위각을 보정하고 수중 운동체의 위치를 추정할 수 있다. 또한, 위치 추정부(830)는 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 수중 운동체 위치 추정 장치(800)인 기뢰의 충격 강도를 계산할 수 있고, 계산된 충격 강도를 이용하여 기뢰의 기폭 여부를 판단할 수 있다.In an embodiment, the
본 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 프로그램을 기록한 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.The present embodiments may also be implemented in the form of a recording medium in which a program such as a program module executed by a computer is recorded. Computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. Also, computer-readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, other data in modulated data signals, such as program modules, or other transport mechanisms, and includes any information delivery media.
또한, 본 명세서에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.Also, in this specification, "unit" may be a hardware component such as a processor or circuit, and/or a software component executed by a hardware component such as a processor.
전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 내용이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present specification described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the content of this specification belongs will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be able Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The description of the above-described embodiments is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined by the appended claims, and all differences within the scope of equivalents to those described in the claims should be construed as being included in the protection scope defined by the claims.
210: 기존의 수중 운동체 위치 추정 장치 600: 수중 운동체 위치 추정 장치
220: 단일 음향 센서 610: 음향 센서 배열
300: 수중 운동체 위치 추정 장치 620: 자세 센서
310: 음향 센서 배열 630: 점선으로 표시된 수중 운동체
320: 자세 센서 640: 실선으로 표시된 수중 운동체
400: 음향 센서 배열 710: 수중 운동체 위치 추정 장치
410: 음향 센서 1 720: 수중 운동체
420: 음향 센서 2 800: 수중 운동체 위치 추정 장치 430: 음향 센서 3 810: 자세 센서
500: 음향 센서 배열 820: 음향 센서 배열
510: a축 방향으로 배열된 음향 센서들 830: 위치 추정부
520: b축 방향으로 배열된 음향 센서들210: Existing underwater body position estimating device 600: Underwater body position estimation device
220: single acoustic sensor 610: acoustic sensor array
300: water body position estimation device 620: posture sensor
310: acoustic sensor arrangement 630: water body indicated by a dotted line
320: attitude sensor 640: water body indicated by a solid line
400: acoustic sensor arrangement 710: water body position estimation device
410:
420: acoustic sensor 2 800: underwater body position estimation device 430: acoustic sensor 3 810: attitude sensor
500: acoustic sensor array 820: acoustic sensor array
510: acoustic sensors arranged in the a-axis direction 830: location estimation unit
520: acoustic sensors arranged in the b-axis direction
Claims (13)
기뢰에 장착된 자세 센서를 이용하여 상기 기뢰에 부착된 복수의 음향 센서 배열들 중 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는데 이용 될 음향 센서 배열을 선택하는 단계;
상기 선택된 음향 센서 배열을 이용하여 상기 수중 운동체의 방위각을 추정하는 단계; 및
상기 자세 센서를 이용하여, 상기 추정된 방위각을 보정하고 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는 단계;를 포함하는, 수중 운동체 위치 추정 방법.In the method for estimating the position of the underwater body,
selecting an acoustic sensor array to be used for estimating the position of the underwater vehicle from among a plurality of acoustic sensor arrays attached to the mine using a posture sensor mounted on the mine;
estimating the azimuth of the underwater vehicle by using the selected acoustic sensor arrangement; and
Using the posture sensor, correcting the estimated azimuth and estimating the position of the underwater vehicle; Containing, an underwater movement body position estimation method.
상기 자세 센서는,
자이로 센서(Gyro Sensor)를 포함하는, 수중 운동체 위치 추정 방법.The method of claim 1,
The posture sensor is
A method for estimating an underwater body position, including a gyro sensor.
상기 음향 센서 배열을 선택하는 단계는,
상기 자세 센서를 이용하여 수면을 향하는 방향의 상기 음향 센서 배열을 선택하는, 수중 운동체 위치 추정 방법.The method of claim 1,
The step of selecting the acoustic sensor arrangement comprises:
Using the posture sensor to select the acoustic sensor array in a direction toward the water surface, an underwater body position estimation method.
상기 복수의 음향 센서 배열들은,
상기 기뢰의 몸체 주위로 부착되는, 수중 운동체 위치 추정 방법.The method of claim 1,
The plurality of acoustic sensor arrays,
Attached around the body of the mine, the underwater vehicle position estimation method.
상기 음향 센서 배열은,
음향 신호를 수신하는 복수의 음향 센서들을 포함하고, 상기 복수의 음향 센서들은 적어도 2개 이상의 각 축의 방향으로 일렬로 배열되는, 수중 운동체 위치 추정 방법.The method of claim 1,
The acoustic sensor arrangement is
A method for estimating an underwater body position, comprising: a plurality of acoustic sensors for receiving an acoustic signal, wherein the plurality of acoustic sensors are arranged in a line in at least two or more directions of each axis.
상기 방위각을 추정하는 단계는,
상기 음향 센서 배열에서 상기 음향 센서들이 일렬로 배열된 각 축을 기준으로 대칭되는 방위각을 각각 측정하고, 상기 각각 측정된 방위각이 서로 일치하는 방위각을 상기 수중 운동체의 방위각으로 추정하는, 수중 운동체 위치 추정 방법.6. The method of claim 5,
The step of estimating the azimuth is,
In the acoustic sensor array, each of the acoustic sensors measures symmetrical azimuths with respect to each axis arranged in a line, and the azimuth angle at which the measured azimuth angles coincide with each other is estimated as the azimuth of the underwater body. .
상기 위치를 추정하는 단계는,
상기 자세 센서에서 측정된 상기 기뢰의 롤, 피치, 요 및 심도를 이용하여, 상기 추정된 방위각을 보정하고 상기 수중 운동체의 위치를 추적하는, 수중 운동체 위치 추정 방법.The method of claim 1,
The step of estimating the position is
Using the roll, pitch, yaw, and depth of the mine measured by the attitude sensor, correcting the estimated azimuth and tracking the position of the underwater body.
상기 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 상기 기뢰의 충격 강도를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 충격 강도를 이용하여, 상기 기뢰의 기폭 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 수중 운동체 위치 추정 방법.The method of claim 1,
calculating an impact strength of the mine based on the estimated position of the underwater vehicle; and
Using the calculated impact strength, determining whether the mine is detonated; further comprising, an underwater body position estimation method.
상기 기폭 여부를 판단하는 단계는,
상기 계산된 충격 강도가 임계값 이상인 경우 상기 기뢰가 기폭하고, 상기 계산된 충격 강도가 상기 임계값 이하인 경우 상기 기뢰가 기폭하지 않는, 수중 운동체 위치 추정 방법.9. The method of claim 8,
The step of determining whether the detonation is,
When the calculated impact strength is equal to or greater than the threshold value, the mine is detonated, and when the calculated impact strength is less than or equal to the threshold value, the mine is not detonated.
상기 임계값은 다음과 같은 수학식에 따라 계산되는, 수중 운동체 위치 추정 방법.
[수학식]
임계값
(여기서, 상기 R은 상기 기뢰와 상기 수중 운동체 사이의 기폭 가능한 최대 직선거리를 의미하고, 상기 W는 상기 기뢰의 폭약량을 의미하고, 상기 는 수면과 상기 기뢰로부터 상기 수중 운동체를 연결한 직선 사이의 각도를 의미함)10. The method of claim 9,
The threshold value is calculated according to the following equation, the underwater body position estimation method.
[Equation]
threshold
(Here, R means the maximum linear distance that can be detonated between the mine and the underwater vehicle, and W means the explosive amount of the mine, and the means the angle between the water surface and the straight line connecting the underwater vehicle from the mine)
기뢰에 장착되어 자세를 측정하는 자세 센서;
상기 기뢰에 부착되어 음향 신호를 수신하는 복수의 음향 센서 배열들; 및
상기 수중 운동체의 위치를 추정하는 위치 추정부;를 포함하고,
상기 위치 추정부는,
상기 자세 센서를 이용하여 상기 복수의 음향 센서 배열들 중 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는데 이용될 음향 센서 배열을 선택하고,
상기 선택된 음향 센서 배열을 이용하여 상기 수중 운동체의 방위각을 추정하고,
상기 자세 센서를 이용하여, 상기 추정된 방위각을 보정하고 상기 수중 운동체의 위치를 추정하는, 수중 운동체 위치 추정 장치.In the apparatus for estimating the position of the underwater movement,
an attitude sensor mounted on a mine to measure attitude;
a plurality of acoustic sensor arrays attached to the mine to receive an acoustic signal; and
Including; a position estimator for estimating the position of the underwater movement body;
The location estimation unit,
selecting an acoustic sensor array to be used for estimating the position of the underwater body among the plurality of acoustic sensor arrays using the posture sensor;
estimating the azimuth of the underwater vehicle using the selected acoustic sensor array,
Using the posture sensor, correcting the estimated azimuth and estimating the position of the underwater vehicle, an underwater movement body position estimation device.
상기 위치 추정부는,
상기 추정된 수중 운동체의 위치를 기초로 하여 상기 기뢰의 충격 강도를 계산하고,
상기 계산된 충격 강도를 이용하여, 상기 기뢰의 기폭 여부를 판단하는, 수중 운동체 위치 추정 장치.
13. The method of claim 12,
The location estimation unit,
Calculate the impact strength of the mine on the basis of the estimated position of the underwater moving body,
Using the calculated impact strength, determining whether to detonate the mine, an underwater body position estimation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200050268A KR102367434B1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Method and apparatus for estimating position of underwater vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200050268A KR102367434B1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Method and apparatus for estimating position of underwater vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210131764A true KR20210131764A (en) | 2021-11-03 |
KR102367434B1 KR102367434B1 (en) | 2022-02-24 |
Family
ID=78505409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200050268A KR102367434B1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Method and apparatus for estimating position of underwater vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102367434B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230119376A (en) * | 2022-02-07 | 2023-08-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Underwater weapon using multiple acoustic sensors and underwater weapon control system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005017309A (en) * | 2004-09-29 | 2005-01-20 | Francois Bernard | System including acoustic array equipped with acoustic velocity meter for measuring position of underwater equipment |
US20080137483A1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Matthew Sawrie | Multibeam, multifrequency sonar method and apparatus |
KR101404123B1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-10 | 한국해양과학기술원 | Underwater trigger system using sound code and underwater triggering method using thereof |
KR101507422B1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-03-31 | 부경대학교 산학협력단 | Hybrid Autonomous Underwater Vehicle |
KR101826281B1 (en) | 2017-09-15 | 2018-02-07 | (주)더모스트 | System for realtime observation of change in the sea floor |
KR20190122991A (en) | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 국방과학연구소 | Apparatus for reducing noise of acoustic signal in underwater vehicle and underwater vehicle comprising thereof |
-
2020
- 2020-04-24 KR KR1020200050268A patent/KR102367434B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005017309A (en) * | 2004-09-29 | 2005-01-20 | Francois Bernard | System including acoustic array equipped with acoustic velocity meter for measuring position of underwater equipment |
US20080137483A1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Matthew Sawrie | Multibeam, multifrequency sonar method and apparatus |
KR101404123B1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-10 | 한국해양과학기술원 | Underwater trigger system using sound code and underwater triggering method using thereof |
KR101507422B1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-03-31 | 부경대학교 산학협력단 | Hybrid Autonomous Underwater Vehicle |
KR101826281B1 (en) | 2017-09-15 | 2018-02-07 | (주)더모스트 | System for realtime observation of change in the sea floor |
KR20190122991A (en) | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 국방과학연구소 | Apparatus for reducing noise of acoustic signal in underwater vehicle and underwater vehicle comprising thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kim Jun-young et al., A mine warfare system design plan using sonar and unmanned mine handler information. Journal of the Korean Telecommunications Society. 2014.* * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230119376A (en) * | 2022-02-07 | 2023-08-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Underwater weapon using multiple acoustic sensors and underwater weapon control system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102367434B1 (en) | 2022-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11693122B1 (en) | Global navigation satellite system spoofer identification technique | |
US11409003B1 (en) | Global navigation satellite system beam based attitude determination | |
US11733389B1 (en) | Global navigation satellite system spoofer identification technique based on carrier to noise ratio signatures | |
US10310126B2 (en) | System and method for sea bed surveying | |
JP2020147280A (en) | System and method for robust underwater vehicle | |
Chen et al. | Review of AUV underwater terrain matching navigation | |
US6421116B1 (en) | Method for determining the relative movement between missile and target | |
WO2009117360A2 (en) | Methods and systems for determining coordinates of an underwater seismic component in a reference frame | |
CN101900558A (en) | Combined navigation method of integrated sonar micro navigation autonomous underwater robot | |
KR102367434B1 (en) | Method and apparatus for estimating position of underwater vehicle | |
Kinsey et al. | Towards in-situ calibration of gyro and doppler navigation sensors for precision underwater vehicle navigation | |
US5708626A (en) | Trajectory measurement system for underwater vehicles | |
Chen | In-situ alignment calibration of attitude and ultra short baseline sensors for precision underwater positioning | |
KR101763911B1 (en) | Heading estimation apparatus of auv in severe magnetic disturbance environment and the method thereof | |
JP2000193741A (en) | Target tracking device | |
US20150145720A1 (en) | Coarse attitude determination from gnss antenna gain profiling | |
CN115774259B (en) | System, method and device for sounding by using medium-water multi-beam | |
CN115930951A (en) | Short-term underwater AUV hidden navigation method based on multi-sensor combination | |
JP2610395B2 (en) | Helicopter guidance device | |
Hashimov et al. | Determination of the bearing angle of unobserved ground targets by use of seismic location cells | |
KR101158721B1 (en) | Mobile mine, and method to induce mobile mine on laying position | |
JP5142632B2 (en) | Magnetic signal detection method, magnetic signal detection program, and magnetic signal detection apparatus | |
KR102375933B1 (en) | Complex sensitive mine ignition device, method and smart mine including same | |
JP6774085B2 (en) | Active sensor signal processing system, signal processing method and signal processing program | |
KR101232049B1 (en) | Technology for detection and location of artillery activities |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |