WO2025005489A1 - 함정 운항 중에도 소자 처리가 가능한 함정의 소자 처리 방법 및 장치와 시스템 - Google Patents

함정 운항 중에도 소자 처리가 가능한 함정의 소자 처리 방법 및 장치와 시스템 Download PDF

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김동훈
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    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a technique for processing degaussing of a trap.
  • deperming and degaussing are technologies for attenuating the permanent magnetic field and induced magnetic field formed on a ship.
  • Deperming is a method for reducing the permanent magnetic field component magnetized on a hull made of ferromagnetic material by gradually reducing a strong magnetic field applied from outside the ship
  • degaussing is a method for reducing the magnetic field of a ship by arranging a degaussing coil in each axis direction inside the ship and generating a magnetic field opposite to the magnetic field of the ship.
  • the order of reducing the magnetic field of a ship is to first reduce the permanent magnetic field component of the ship through demagnetization, and then attenuate the remaining permanent magnetic field component and induced magnetic field component using the element coils placed inside the ship.
  • the induced magnetic field is a magnetic field generated by the induced magnetization component of the ship's hull due to the Earth's magnetic field, and cannot be reduced by demagnetization, and can only be compensated for by the element equipment installed inside the ship.
  • An embodiment of the present invention provides a method and device and system for processing elements of a warship, which can process elements even while the warship is in operation.
  • a method for processing elements of a trap is a method performed in a computing device having one or more processors and a memory storing one or more programs executed by the one or more processors, the method comprising: performing element processing before operation of the trap in a magnetic processing unit; calculating a first compensation current for compensating for a magnetic field generated during operation of the trap based on operation-related information of the trap; and calculating a second compensation current for compensating for a magnetic field generated during operation according to an occurrence of a preset event during operation of the trap.
  • the step of performing the element processing before the operation of the above-mentioned vessel may include: a step of measuring an underwater magnetic field of the vessel through an offboard sensor installed at a preset water depth; a step of separating the measured underwater magnetic field into permanent magnetic field, induced magnetic field, and eddy current magnetic field components according to their causes; a step of calculating a reference element current for the element processing and a correction factor for correcting the reference element current for each of the separated magnetic field components; and a step of calculating the element current for the element processing before the operation of the vessel based on the reference element current and the correction factors for each of the magnetic field components.
  • the above reference element current may include a first reference element current for canceling out the permanent magnetic field component, a second reference element current for canceling out the induced magnetic field component, and a third reference element current for canceling out the eddy current magnetic field component, and the correction factor may include a first correction factor for correcting the first reference element current, a second correction factor for correcting the second reference element current, and a third correction factor for correcting the third reference element current.
  • the step of calculating the first compensation current may include: a step of obtaining an on-board sensor-related signal; a step of updating the first correction factor to the third correction factor based on the on-board sensor-related signal and the ship operation-related information; and a step of calculating the first compensation current based on the reference element current for each magnetic field component, the updated first correction factor, the updated second correction factor, and the updated third correction factor.
  • the above first compensation current can be calculated by the following mathematical formula.
  • the step of calculating the second compensation current includes the steps of: obtaining an on-board sensor reference signal and an on-board sensor measurement signal, respectively; and determining whether the element state of the trap is a normal element state based on an on-board sensor signal change corresponding to a difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal, wherein the on-board sensor reference signal may be a magnetic field signal measured by an on-board sensor installed on the trap when the trap is in a normal element state after element processing prior to the trap's operation, and the on-board sensor measurement signal may be a magnetic field signal measured by the on-board sensor during the trap's operation.
  • the step of checking whether the above-mentioned normal element state is the step of determining that the element state of the trap is a normal element state if the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal is within a preset allowable range, and determining that the element state of the trap is not a normal element state if the difference is outside the allowable range.
  • the above first compensation current can be constantly calculated when the element state of the trap is a normal element state.
  • the step of calculating the second compensation current may further include a step of calculating an on-board sensor assumption signal value predicted to be measured by the on-board sensor when it is assumed that an arbitrary magnetic force is applied to the element coil of the trap when the element state of the trap is not a normal element state.
  • the above on-board sensor assumption signal value can be calculated based on a coil effect sensor signal, which is a magnetic field signal measured by the on-board sensor when a preset reference magnetic force is applied to the element coil, and a ratio between the reference magnetic force and an arbitrary magnetic force.
  • the step of calculating the second compensation current may further include the step of calculating a diagnostic magnetic force, which is an arbitrary magnetic force that minimizes a difference between a change in the on-board sensor signal and a value of the assumed signal of the on-board sensor, in a state where there is no preset magnetic force constraint condition; and the step of setting the current according to the calculated diagnostic magnetic force as the second compensation current when the sum of the calculated diagnostic magnetic force and the magnetic force due to the first compensation current satisfies the magnetic force constraint condition.
  • a diagnostic magnetic force which is an arbitrary magnetic force that minimizes a difference between a change in the on-board sensor signal and a value of the assumed signal of the on-board sensor, in a state where there is no preset magnetic force constraint condition
  • the method for processing the above-described trap elements may further include a step of calculating an arbitrary magnetomotive force that minimizes a difference between the on-board sensor signal change and the on-board sensor assumption signal value in a state where a preset magnetomotive force constraint condition exists when the sum of the calculated diagnostic magnetomotive force and the magnetomotive force due to the first compensation current does not satisfy the magnetomotive force constraint condition; and a step of setting a current according to the calculated magnetomotive force as a second compensation current.
  • the step of calculating the second compensation current may further include the step of calculating an arbitrary magnetic force that minimizes the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor assumed signal value under a preset magnetic force constraint condition; and the step of setting the current according to the calculated magnetic force as the second compensation current for restoring the element state of the trap to a normal element state.
  • the method for processing the elements of the above-mentioned trap further includes the steps of: obtaining an on-board sensor reference signal and an on-board sensor measurement signal, respectively; and determining the element status of the trap based on the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal, wherein the on-board sensor reference signal may be a magnetic field signal measured by an on-board sensor installed on the trap when the trap is in a normal element status after element processing prior to the operation of the trap, and the on-board sensor measurement signal may be a magnetic field signal measured by the on-board sensor during the operation of the trap.
  • the step of determining the component status of the above trap may include the step of dividing the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal into a DC component and an AC component, respectively; and the step of comparing the DC component and the AC component of the on-board sensor reference signal with the DC component and the AC component of the on-board sensor measurement signal, respectively, to determine the component status of the trap.
  • the step of judging the element status of the trap may include the step of checking whether the difference between the DC component of the on-board sensor measurement signal and the DC component of the on-board sensor reference signal is within a first allowable range set in advance; if the difference of the DC components is outside the first allowable range, the step of checking whether the difference of the DC components is within a second allowable range set in advance; and if the difference of the DC components is within the second allowable range, the step of determining the element status of the trap as a first imperfect element state that requires compensation for a permanent magnetic field.
  • the step of judging the element state of the trap may further include a step of judging the element state of the trap as a second imperfect element state that requires compensation for the induced magnetic field, if the difference in the DC component is outside the second allowable range.
  • the step of judging the element status of the trap may further include the step of: checking whether the difference between the AC component of the on-board sensor measurement signal and the AC component of the on-board sensor reference signal is within a preset third tolerance range when the difference of the DC components is within a preset first tolerance range; and the step of judging the element status of the trap as a third imperfect element state that requires compensation for an eddy current magnetic field when the difference of the AC components is outside the preset third tolerance range.
  • the above first compensation current is constantly calculated when the element state of the trap is a normal element state, and the event occurs when the element state of the trap is not a normal element state.
  • the method for processing the element of the trap may further include a step of calculating a mixed compensation current by adding the first compensation current and the second compensation current; and a step of applying the mixed compensation current to the element coil.
  • the method for degaussing the above-mentioned trap may further include a step of measuring a magnetic field distributed at a specific depth before performing degaussing in the magnetic treatment station; a step of measuring a magnetic field distributed at a specific depth during operation of the trap after performing degaussing in the magnetic treatment station; and a step of evaluating degaussing performance according to the operation time of the trap based on a ratio between the magnetic field distributed at a specific depth before the degaussing and the magnetic field distributed at a specific depth after the degaussing.
  • the method for processing the device of the trap may further include a step of measuring the device performance of the trap from a time point at which the device processing is performed in the magnetic processing facility to a preset reference time; and a step of predicting the device performance of the trap until a specific time in the future after the reference time based on data on the device performance of the trap measured from the time point at which the device processing is performed to the reference time.
  • the method for processing the elements of the trap may further include a step of predicting at least one of the remaining lifespan and the self-processing time of the element performance of the trap from the reference time based on the element performance of the trap predicted until the specific time in the future.
  • a device for processing elements of a warship includes a first device control device for performing control related to element processing before operation of the warship in a magnetic processing station, and a second device control device for performing control related to element processing during operation of the warship, wherein the first device control device measures an underwater magnetic field of the warship through an offboard sensor installed at a preset depth in the magnetic processing station, calculates an element current for offsetting the measured underwater magnetic field, and applies the calculated element current to an element coil installed in the warship to perform element processing before operation of the warship, and the second device control device calculates a first compensation current for compensating for a magnetic field generated during operation of the warship based on ship operation-related information of the warship, and calculates a second compensation current for compensating for a magnetic field generated during operation according to the occurrence of a preset event during operation of the warship.
  • a device processing system of a warship includes: a device coil installed on the warship; an onboard sensor installed on the warship and measuring a magnetic field; an offboard sensor installed at a preset depth of a magnetic processing station and measuring a magnetic field; a first device control device which measures an underwater magnetic field of the warship through the offboard sensor in the magnetic processing station, calculates a device current for offsetting the measured underwater magnetic field, and applies the calculated device current to the device coil to perform device processing before operation of the warship; and a second device control device which calculates a first compensation current for compensating for a magnetic field generated during operation of the warship based on warship operation-related information of the warship, and calculates a second compensation current for compensating for a magnetic field generated during operation according to an occurrence of a preset event during operation of the warship, and performs device processing during operation of the warship.
  • a magnetic processing center for example, a magnetic field generated by thermal and mechanical stress applied to the hull or a magnetic change of equipment mounted on the ship, or a magnetic field generated by changes in the course angle, rolling, and pitching of the ship, etc.
  • a magnetic field due to an imperfect element state caused by a malfunction of equipment such as a geomagnetic sensor, a magnetic needle, and a gyroscope installed on the ship
  • the element status of the ship can be classified, and if the ship is in an imperfect element status, element processing can be performed to return the element status to normal.
  • Figure 1 is a schematic drawing showing a coil element placed in a trap in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a computing environment including a computing device suitable for use in exemplary embodiments.
  • Figure 3 is a flow chart for explaining a method for controlling pre-operation element processing of a trap according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a flow chart for explaining a method for controlling element processing during operation of a trap according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a flow chart for explaining a method for controlling element processing during operation of a trap according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method for classifying the status of a trap's components through analysis of on-board sensor signals according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the state of elements of a trap according to on-board sensor signals in one embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a graph comparing the element performance of a trap by an element processing method according to one embodiment of the present invention and the element performance of a trap by an existing element processing method.
  • Figure 9 is a block diagram showing the configuration of a trap element processing system according to one embodiment of the present invention.
  • directional terms such as upper, lower, one side, the other side, etc. are used in connection with the orientation of the disclosed drawings. Since the components of the embodiments of the present invention may be positioned in various orientations, directional terms are used for illustrative purposes and not for limitation.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, the components should not be limited by the terms. The terms may be used to distinguish one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the term "vessel” includes not only all means of transportation that floats on water but also means of transportation that operates underwater (e.g., submarines).
  • Fig. 1 is a diagram schematically illustrating degaussing coils arranged in a trap according to one embodiment of the present invention.
  • the degaussing coils may include one or more vertical coils (V-coils), one or more longitudinal coils (L-coils), and one or more transverse coils (A-coils).
  • the vertical coil (V-coil) is for generating a magnetism in a direction perpendicular to the deck surface of the ship.
  • a plurality of vertical coils can be arranged in a mutually spaced manner parallel to the deck surface of the ship.
  • the longitudinal coil (L-coil) is for generating a magnetism in a longitudinal direction that crosses the length of the ship.
  • a plurality of longitudinal coils can be arranged at a certain interval inside the ship in a direction perpendicular to the length of the ship.
  • the transverse coil (A-coil) is for generating a magnetism in the width direction of the ship.
  • the transverse coil is for generating a magnetism in a direction perpendicular to the lateral direction of the ship, that is, the magnetism generated by the vertical coil and the longitudinal coil.
  • a plurality of transverse coils can be arranged in a mutually spaced manner corresponding to both side walls or the center of the ship.
  • the vertical magnetic field reduction is handled by the vertical coil
  • the longitudinal magnetic field reduction is handled by the longitudinal coil
  • the transverse magnetic field reduction is handled by the transverse coil.
  • the magnetic field reduction is achieved by applying an appropriate current to each element coil so as to generate a magnetic field in the opposite direction to the magnetic field generated in the trap.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a computing environment (10) including a computing device suitable for use in exemplary embodiments.
  • each component may have different functions and capabilities other than those described below, and may include additional components other than those described below.
  • the illustrated computing environment (10) includes a computing device (12).
  • the computing device (12) may be a device for controlling degaussing-related processing of the ship.
  • the computing device (12) may be electrically connected to a degaussing coil and an onboard sensor installed on the ship.
  • the computing device (12) may be communicatively connected to an offboard sensor installed underwater in a magnetic processing unit.
  • the computing device (12) may control the degaussing coil, the onboard sensor, and the offboard sensor, respectively.
  • the computing device (12) may be installed inside the ship or outside the ship.
  • the onboard sensor and the offboard sensor may be sensors for measuring a magnetic field at each installed location.
  • a computing device (12) includes at least one processor (14), a computer-readable storage medium (16), and a communication bus (18).
  • the processor (14) may cause the computing device (12) to operate in accordance with the exemplary embodiments described above.
  • the processor (14) may execute one or more programs stored in the computer-readable storage medium (16).
  • the one or more programs may include one or more computer-executable instructions, which, when executed by the processor (14), may be configured to cause the computing device (12) to perform operations in accordance with the exemplary embodiments.
  • a computer-readable storage medium (16) is configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable forms of information.
  • a program (20) stored in the computer-readable storage medium (16) includes a set of instructions executable by the processor (14).
  • the computer-readable storage medium (16) may be a memory (volatile memory such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash memory devices, any other form of storage medium that can be accessed by the computing device (12) and capable of storing desired information, or a suitable combination thereof.
  • a communication bus (18) interconnects various other components of the computing device (12), including the processor (14) and computer-readable storage media (16).
  • the computing device (12) may also include one or more input/output interfaces (22) that provide interfaces for one or more input/output devices (24) and one or more network communication interfaces (26).
  • the input/output interfaces (22) and the network communication interfaces (26) are coupled to the communication bus (18).
  • the input/output devices (24) may be coupled to other components of the computing device (12) via the input/output interfaces (22).
  • Exemplary input/output devices (24) may include input devices such as a pointing device (such as a mouse or trackpad), a keyboard, a touch input device (such as a touchpad or a touchscreen), a voice or sound input device, various types of sensor devices and/or photographing devices, and/or output devices such as a display device, a printer, speakers, and/or a network card.
  • the exemplary input/output devices (24) may be included within the computing device (12) as a component that constitutes the computing device (12), or may be coupled to the computing device (12) as a separate device distinct from the computing device (12).
  • Figure 3 is a flow chart for explaining a method for controlling pre-operation element processing of a trap according to one embodiment of the present invention.
  • the method is described by dividing it into a plurality of steps, but at least some of the steps may be performed in a different order, combined with other steps and performed together, omitted, divided into detailed steps, or performed by adding one or more steps that are not illustrated.
  • the computing device (12) can measure the underwater magnetic field caused by the vessel through one or more offboard sensors installed at a preset depth in a magnetic treatment facility (MTF) (S 101).
  • MTF magnetic treatment facility
  • Offboard sensors are sensors for measuring the underwater magnetic field of a ship, and can be installed in a certain array at a preset depth in a magnetic processing station.
  • the underwater magnetic field caused by the ship can include not only the ship hull but also all magnetic fields generated underwater due to cargo or equipment loaded on the ship.
  • the computing device (12) can separate the measured underwater magnetic field into permanent magnetic field, induced magnetic field, and eddy current magnetic field components according to their causes (S 103).
  • the permanent magnetic field component may be a magnetic field component due to permanent magnetization existing in the trap.
  • the induced magnetic field component may be a magnetic field component due to temporary induced magnetization due to the geomagnetic field.
  • the eddy current magnetic field component may be a magnetic field component generated by the fluctuation of the trap. Since the technology for separating the magnetic field into components according to the cause of generation is already a known technology, a detailed description thereof will be omitted.
  • the computing device (12) can calculate the reference element current and correction factor for each magnetic field component degaussing process (S 105).
  • the reference element current may mean a reference element current to be applied to each element coil (horizontal coil, longitudinal coil, and vertical coil) installed on the ship to remove the corresponding magnetic field component.
  • the correction factor may be a factor for correcting the reference element current according to the position of the ship, the course direction of the ship (course angle), and the attitude of the ship (e.g., the roll angle and pitch angle of the ship) in the magnetic processing station.
  • the reference element current may include a first reference element current for canceling out a permanent magnetic field component of the trap, a second reference element current for canceling out an induced magnetic field component of the trap, and a third reference element current for canceling out an eddy current magnetic field component of the trap.
  • the correction factor may include a first correction factor for canceling out the first reference element current, a second correction factor for canceling out the second reference element current, and a third correction factor for canceling out the third reference element current.
  • the computing device (12) can calculate the element current for compensating for the residual permanent magnetic field component remaining after the demagnetization process to reduce the permanent magnetic field of the trap as the first reference element current.
  • the first correction factor can be a value set according to the material of the hull of the trap, the size of the hull, the operation period of the trap, and the equipment mounted on the trap.
  • the computing device (12) can divide the induced magnetic field component into a transverse component, a longitudinal component, and a vertical component, and then calculate a device current for canceling out the induced magnetic field of the transverse component, the longitudinal component, and the vertical component as a second reference device current.
  • the computing device (12) can calculate a second correction factor for correcting the second reference device current according to the position of the ship in the magnetic processing center and the course angle of the ship.
  • the computing device (12) can divide the eddy current magnetic field component into a transverse component, a longitudinal component, and a vertical component, and then calculate the element current for canceling out the eddy current magnetic field of the transverse component, the longitudinal component, and the vertical component as the third reference element current.
  • a fixed value can be used as the third correction factor.
  • the third correction factor can be a value set according to the attitude of the ship.
  • the computing device (12) calculates the degaussing current for pre-ship operation degaussing processing based on the reference degaussing current and correction factors for degaussing processing by magnetic field component, and applies the calculated degaussing current to each degaussing coil of the ship to perform pre-ship operation degaussing processing (S 107).
  • the computing device (12) can calculate the element current for element processing before ship operation (i.e., element processing in the magnetic processing unit (MTF)) using the following mathematical expression 1.
  • the ship will be in a normal magnetic state (i.e., a state in which the ship's magnetic field is minimized through the magnetic processing).
  • the computing device (12) can measure the magnetic field signal of the trap using the onboard sensor installed in the trap and store the measured magnetic field signal as the onboard sensor reference signal (S 109).
  • the onboard sensor reference signal may refer to the magnetic field signal of the ship measured by the onboard sensor when the ship is in a normal element state.
  • the onboard sensor's placement location and number of placements may be determined according to the magnetization density of the ship's hull.
  • the computing device (12) can generate and store a coil effect sensor signal for use in element processing during operation of the ship (S 111).
  • the coil effect sensor signal is information on the magnetic field effect that appears at a specific location when a preset reference magnetic force is applied to the element coil installed on the ship, and may be data used for element processing during operation of the ship.
  • the coil effect sensor signal can be generated at any time before operation of the ship.
  • the coil effect sensor signal ( ) is the reference magnetic force set for the kth element coil. ) may be a magnetic field signal in the i direction measured by the jth onboard sensor installed on the trap.
  • the computing device (12) can turn off the power of all the element coils installed in the trap, and then apply a preset reference magnetic force to one element coil (the kth element coil) in a preset order.
  • the computing device (12) can measure the magnetic field generated when the reference magnetic force is applied to the kth element coil at each on-board sensor installed in the trap and generate a coil effect sensor signal ( ) can be saved.
  • Figure 4 is a flow chart for explaining a method for controlling element processing during operation of a trap according to one embodiment of the present invention.
  • the method is described by dividing it into a plurality of steps, but at least some of the steps may be performed in a different order, combined with other steps and performed together, omitted, divided into detailed steps, or performed by adding one or more steps that are not illustrated.
  • the computing device (12) can obtain onboard sensor measurement signals and ship operation-related information during the ship's operation (S 201).
  • the ship operation-related information may include the ship's location (e.g., the ship's latitude and longitude or the ship's GPS information), the ship's heading (course angle), the ship's geomagnetic information, the ship's attitude information (e.g., the ship's pitch and roll information), etc.
  • the computing device (12) may obtain ship operation-related information through a GPS sensor, a geomagnetic sensor, a gyro sensor, etc. installed on the ship.
  • the onboard sensor measurement signal may be a magnetic field signal currently measured through an onboard sensor during the ship's operation.
  • the computing device (12) can update the correction factor for each magnetic field component based on the acquired onboard sensor measurement signal and ship operation-related information (S 203).
  • the reference element current is the current used to compensate for the magnetic field of the ship before the ship operates in the magnetic processing center. In order to compensate for the magnetic field generated during the ship's operation, it is necessary to update the correction factor and apply the updated correction factor to the reference element current to calculate the compensation current.
  • the computing device (12) can calculate the difference (i.e., permanent magnetic field change) of the permanent magnetic field component between the on-board sensor measurement signal and the previously stored on-board sensor reference signal.
  • the computing device (12) can update the first correction factor based on the permanent magnetic field change (the change due to the difference between the permanent magnetic field in the normal element state and the permanent magnetic field during ship operation).
  • the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal may be referred to as on-board sensor related signals.
  • the first correction factor is described herein as being updated, it is not limited thereto, and the value of the first correction factor set in the magnetic processing unit may be used as is.
  • the computing device (12) can calculate the position and course angle of the vessel based on the vessel operation-related information.
  • the computing device (12) can update the second correction factor based on the difference between the current position and course angle of the vessel and the position and course angle of the vessel before the vessel operation.
  • the computing device (12) can calculate the rolling and pitching degree of the vessel based on the information related to vessel operation.
  • the computing device (12) can update the third correction factor based on the difference between the current rolling and pitching degree of the vessel and the rolling and pitching degree of the vessel before vessel operation.
  • the computing device (12) can calculate the first compensation current for element processing during ship operation based on the reference element current and updated correction factors for each magnetic field component (S 205).
  • the computing device (12) can calculate the first compensation current through the following mathematical expression 2.
  • the computing device (12) can apply the first compensation current to each element coil of the ship to perform element processing during ship operation.
  • the computing device (12) can perform steps S 201 to S 205 in real time or periodically to calculate the first compensation current and perform element processing during the operation of the ship.
  • the magnetic field generated due to the change in magnetization of the hull due to thermal and/or mechanical stress applied to the hull over time during the operation of the ship after demagnetization and element processing in the magnetic processing station can be compensated for in real time or periodically.
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining a method for controlling element processing during operation of a trap according to another embodiment of the present invention.
  • the method is described by dividing it into a plurality of steps, but at least some of the steps may be performed in a different order, combined with other steps and performed together, omitted, divided into detailed steps, or performed by adding one or more steps that are not illustrated.
  • the computing device (12) can obtain an on-board sensor reference signal and an on-board sensor measurement signal, respectively (S 301).
  • the on-board sensor reference signal is a magnetic field signal measured by the on-board sensor when the vessel is in a normal element state and is already stored.
  • the on-board sensor measurement signal may be a magnetic field signal currently measured through the on-board sensor while the vessel is operating.
  • the computing device (12) can determine whether the element status of the trap is a normal element status based on the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal (S 303).
  • the computing device (12) can determine whether the element state of the trap is a normal element state based on the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal. That is, the computing device (12) can determine that the element state of the trap is a normal element state if the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal is within a preset allowable range, and can determine that the element state of the trap is not a normal element state if the difference is outside the preset allowable range.
  • the computing device (12) can calculate a sensor signal value expected to be measured by the on-board sensor when assuming that an arbitrary magnetic force is applied to each element coil of the trap (hereinafter, referred to as “on-board sensor assumed signal value”) (S 305).
  • the random magnetic force is not actually applied to each element coil, but rather, it is assumed that the random magnetic force is applied to each element coil to produce a sensor signal value (i.e., a magnetic field signal value) to be measured by the on-board sensor.
  • a sensor signal value i.e., a magnetic field signal value
  • the computing device (12) can calculate the on-board sensor assumption signal value using the coil effect sensor signal (i.e., the magnetic field signal measured by the on-board sensor when a preset reference magnetic force is applied to the element coil) and the ratio between the reference magnetic force and the arbitrary magnetic force.
  • the computing device (12) can calculate the on-board sensor assumption signal value according to the arbitrary magnetic force through mathematical expression 3.
  • nq total number of element coils installed in the trap
  • the computing device (12) can calculate a diagnostic magnetic field, which is an arbitrary magnetic field that minimizes the difference between the on-board sensor signal change and the on-board sensor assumed signal value in the absence of a magnetic field constraint condition (S 307).
  • the magnetic force constraint condition may mean that the magnetic force applied to the element coil installed in the trap must be less than or equal to the maximum magnetic force allowed by the power supply of the element coil.
  • the on-board sensor signal change may mean the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal.
  • the computing device (12) can calculate a diagnostic threshold to minimize the difference between the on-board sensor signal change and the on-board sensor assumption signal value by determining whether the value of the objective function based on the difference between the on-board sensor signal change and the on-board sensor assumption signal value converges to a preset value.
  • the objective function (F) can be expressed by the following mathematical expression 4.
  • ns The total number of onboard sensors installed on the ship.
  • the direction of the magnetic field can be in three directions: transverse direction, longitudinal direction, and vertical direction.
  • the computing device (12) can calculate a microscopic change amount (F') of the objective function according to a microscopic change in the magnetic force value of the element coil.
  • the microscopic change amount (F') of the objective function can be calculated using a finite difference method or a magnetic force sensitivity technique of the element coil, and since these contents are known techniques, a detailed description thereof will be omitted.
  • the computing device (12) can update the next arbitrary magnetic force to be applied to each element coil based on the objective function (F) and the minute change amount (F') of the objective function.
  • the computing device (12) can update the arbitrary magnetic force through the following mathematical expression 5.
  • the computing device (12) can repeat this until the value of the objective function converges to a preset value.
  • the computing device (12) can check whether the sum of the calculated diagnostic magnetic force and the magnetic force due to the first compensation current satisfies the magnetic force constraint condition (S 309). That is, the computing device (12) can check whether the sum of the calculated diagnostic magnetic force and the magnetic force due to the first compensation current is less than or equal to the maximum magnetic force allowed by the element coil.
  • the computing device (12) can set the diagnostic current according to the generated diagnostic magnetic force as the second compensation current for compensating the magnetic field corresponding to the on-board sensor signal change (S 311).
  • the computing device (12) can calculate a mixed compensation current by combining the first compensation current and the second compensation current to restore the element state of the trap to the normal element state (S 313).
  • the computing device (12) can apply the mixed compensation current to each element coil.
  • a magnetic field caused by a change in magnetization of the hull during vessel operation is compensated by calculating a first compensation current in real time or periodically, and in a situation where the element status of the vessel is outside the normal range, a second compensation current is calculated, and a mixed compensation current is calculated by combining the calculated second compensation current with the first compensation current, thereby restoring the element status of the vessel to a normal element state.
  • the computing device (12) can calculate an arbitrary magnetic force that minimizes the difference between the on-board sensor signal change and the on-board sensor assumed signal value in a state where the magnetic force constraint condition exists, and set the current according to the calculated magnetic force as the second compensation current (S 315).
  • the computing device (12) can calculate the magnetic force when the objective function of mathematical expression 4 converges to a preset value under the condition of the magnetic force constraint, and set the calculated magnetic force as the second compensation current.
  • the computing device (12) can calculate a mixed compensation current by adding the calculated second compensation current and the first compensation current.
  • a mixed compensation current that combines the first compensation current and the second compensation current is calculated and applied to the element coil of the trap, but it is not limited thereto, and when calculating the first compensation current and the second compensation current, the first compensation current and the second compensation current may be applied to the element coil of the trap, respectively.
  • an abnormal magnetic field generated during the operation of a ship after the ship's element processing in a magnetic processing center is compensated for by calculating a first compensation current, and a magnetic field due to an imperfect element state caused by a malfunction of equipment such as a geomagnetic sensor, a magnetic compass, and a gyroscope installed on the ship is compensated for by calculating a second compensation current, thereby maintaining the ship's element performance in a normal element state even during the operation of the ship.
  • the compensation of the magnetic field through the calculation of the second compensation current is not limited thereto. For example, even after compensation through the first compensation current, a small portion (residual magnetic field) can be compensated for through the second compensation current.
  • the calculation of the first compensation current can be performed continuously (i.e., in real time or periodically) during the operation of the ship, and the calculation of the second compensation current can be performed when an event occurs that causes the ship to deviate from its normal element state.
  • the second compensation current can also be calculated for each magnetic field component to be compensated (permanent magnetic field, induced magnetic field, and eddy current magnetic field).
  • the computing device (12) calculates the on-board sensor signal change and the on-board sensor assumption signal value for each magnetic field component, and then calculates the diagnostic magnetomotive force by Equation 4 in the absence of magnetomotive constraint conditions for each magnetic field component or calculates the magnetomotive force by Equation 4 in the presence of magnetomotive constraint conditions to calculate the second compensation current for each magnetic field component.
  • the computing device (12) adds the second compensation currents for each magnetic field component to obtain the total second compensation current ( ) can be produced. This can be expressed by mathematical formula 6.
  • Second compensation current to compensate for the on-board sensor signal variation of the permanent magnetic field component.
  • Second compensation current to compensate for the on-board sensor signal variation of the induced magnetic field component.
  • the computing device (12) can also directly calculate a second compensation current to restore the element state of the trap to a normal element state based on the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor assumption signal value under a condition of a magnetic force constraint.
  • the computing device (12) can calculate an arbitrary magnetic force that minimizes the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor assumed signal value under a magnetic force constraint condition, and set a current corresponding to the calculated arbitrary magnetic force as a second compensation current to restore the element state of the trap to a normal element state.
  • the computing device (12) can calculate an arbitrary magnetic force so that the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor assumption signal value is minimized by checking whether the value of the objective function based on the difference between the on-board sensor reference signal and the on-board sensor assumption signal value converges to a preset value under a magnetic force constraint condition.
  • the objective function (F) can be expressed by the following mathematical expression 7.
  • a current corresponding to any magnetic force satisfying mathematical expression 7 corresponds to a second compensation current for restoring the trap to a normal element state.
  • the second compensation current corresponds to a type of mixed compensation current and also includes a value of a current corresponding to the first compensation current.
  • the computing device (12) may apply the second compensation current to the element coil as it is without combining the second compensation current with the first compensation current.
  • the computing device (12) can calculate a microscopic change amount (F') of the objective function according to a microscopic change in the magnetic force value of the element coil, and update the next arbitrary magnetic force to be applied to each element coil based on the objective function (F) and the microscopic change amount (F') of the objective function.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for classifying the component status of a trap through analysis of the on-board sensor signal according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram showing the component status of a trap according to the on-board sensor signal in one embodiment of the present invention.
  • the computing device (12) can obtain the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal, respectively (S 401). In one embodiment, the computing device (12) can obtain the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal, respectively, at preset time intervals.
  • the computing device (12) can separate the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal into a DC component and an AC component, respectively (S 403).
  • the computing device (12) can separate the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal into a DC component and an AC component, respectively, by performing a low-frequency band FFT (Fast Fourier Transform).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the computing device (12) can check whether the difference (DC component difference) between the DC component of the on-board sensor measurement signal and the DC component of the on-board sensor reference signal is within a preset first allowable range (S 405).
  • the first allowable range can be set based on the on-board sensor reference signal, which is a signal when the element is in a normal state.
  • the computing device (12) can verify whether the DC component difference is within the preset second tolerance range (S 407).
  • the second tolerance range may be set based on the first tolerance range. In one embodiment, the second tolerance range may be set to a range smaller than the range value of the first tolerance range set based on the on-board sensor reference signal.
  • the computing device (12) can determine the element state of the trap as the first incomplete element state (S 409).
  • the first imperfect element state is a state in which the magnetization distribution of the hull changes due to thermal and mechanical stress applied to the hull over the passage of time of the ship's operation or changes in equipment mounted on the ship, and a signal size in the form of a constant offset appears compared to the normal element state.
  • the first imperfect element state can be classified as one that requires additional compensation of a permanent magnetic field.
  • the computing device (12) can determine the element status of the trap as the second imperfect element status (S 411).
  • the second imperfect element state is a state in which compensation is not properly performed for an induced magnetic field component caused by a change in the geomagnetic field condition due to, for example, a change in the course angle of a ship, and an additional offset-type signal size appears compared to the first imperfect element state.
  • the second imperfect element state can be classified as one in which the induced magnetic field requires additional compensation.
  • the computing device (12) can check whether the difference (AC component difference) between the AC component of the on-board sensor measurement signal and the AC component of the on-board sensor reference signal is within the preset third allowable range (S 413).
  • the computing device (12) can determine the element status of the trap as the third imperfect element status (S 415).
  • the third imperfect element state is one in which compensation is not properly performed for eddy current magnetic field components generated by, for example, rolling or pitching of a trap, and the signal size of the AC component exceeding the allowable range in the normal element state appears.
  • the third imperfect element state can be classified as one in which additional compensation for the eddy current magnetic field is required.
  • the computing device (12) can analyze the cause of the eddy current magnetic field by analyzing the frequency band corresponding to the signal of the AC component. For example, the computing device (12) can confirm that a signal of 0.3 to 1 Hz is a magnetic field generated by the rolling or pitching of the ship, a signal of 3 to 30 Hz is a magnetic field generated by a rotating body of the ship such as a propeller, and a signal of 50 Hz or more is a magnetic field generated by power equipment and cable wiring on board the ship.
  • a process of additionally determining whether the element state of the trap is the third imperfect element state may be performed.
  • the computing device (12) can determine the element status of the ship as a normal element state (S 417). That is, if both the DC component difference and the AC component difference are within the preset allowable range, the computing device (12) can determine the element status of the ship as a normal element state. This is the case when the onboard sensor signal (onboard sensor measurement signal) measured in real time according to the change in the operating time is maintained without deviating from the onboard sensor reference signal.
  • the DC component and AC component of the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal can be compared respectively to classify the element status of the trap, and if the trap is in an imperfect element status, element processing can be performed to make the element status normal.
  • the computing device (12) can evaluate the degaussing performance of the ship over time by using the ratio between the maximum value of the magnetic field distributed underwater before the degaussing of the ship and the maximum value of the magnetic field according to the passage of time after the degaussing. At this time, the computing device (12) can evaluate the degaussing performance at a preset depth based on the ship's beam. The computing device (12) can calculate the degaussing performance (P(t)) of the ship over time by using mathematical expression 8.
  • Figure 8 is a graph comparing the element performance of a trap by an element processing method according to an embodiment of the present invention with the element performance of a trap by an existing element processing method.
  • the element processing method according to an embodiment of the present invention is a method of additionally compensating for a magnetic field additionally generated during operation of a trap after normal element processing through a compensation current.
  • the existing element processing method means a method of not providing separate additional compensation for a magnetic field additionally generated after normal element processing.
  • the device performance at a specific time in the future (t l ) in the trend line of the trap's device performance takes the form of a probability density distribution function due to the uncertainty included in the measurement data. At this time, the prediction accuracy is improved as the measured device performance data is accumulated.
  • the threshold of the element performance of the trap is indicated by a dotted line, and when the element performance of the trap deteriorates over time and reaches the threshold, self-processing is essential for stable operation of the trap.
  • the computing device (12) can predict the remaining life of the element performance of the trap based on the trend line of the element performance of the trap.
  • the computing device (12) can predict the remaining life of the element performance of the trap through mathematical expression 9.
  • the computing device (12) is predicted to reach a preset threshold value at a time when the performance of the trap's elements is expected to reach a preset threshold value based on the trend line of the trap's element performance. ) can be known. According to this, it can be seen that the remaining life (RUL) of the element performance of the trap is much longer by the method according to the embodiment of the present invention than by the existing method. This is possible because the method according to the embodiment of the present invention monitors the element performance of the trap in real time and compensates for the increase in the magnetic field due to the increase in the hull magnetization by continuous compensation current, thereby continuously maintaining the element performance of the trap.
  • the computing device (12) can determine the timing of self-treatment of the trap based on the remaining useful life (RUL) of the trap's component performance and perform predictive maintenance.
  • RUL remaining useful life
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a trap element processing system according to one embodiment of the present invention.
  • the element processing system (100) of the trap may include an element coil (102), an on-board sensor (104), an off-board sensor (106), a first element control device (108), and a second element control device (110).
  • the element coils (102) can be installed in each of the three directions in the trap.
  • the element coils (102) can include one or more vertical coils (V-coil), one or more longitudinal coils (L-coil), and one or more transverse coils (A-coil).
  • Onboard sensors (104) can be installed in multiple numbers on the ship to measure magnetic fields. The position and number of onboard sensors (104) can be determined based on the magnetization density of the hull. The onboard sensors (104) can transmit measured magnetic field signals to the first element control device (108) or the second element control device (110). At this time, the magnetic field signals can include identification information of the onboard sensors (104).
  • Offboard sensors (106) are installed in multiple locations at preset depths in the magnetic processing station and can measure underwater magnetic fields caused by the vessel.
  • the offboard sensors (106) can transmit measured underwater magnetic field information to the first element control device (108).
  • the underwater magnetic field information can include identification information of the offboard sensors (106).
  • the first element control device (108) can perform control related to element processing before operation of the ship in a magnetic processing center.
  • the first element control device (108) is electrically connected or communicatively connected to the element coil (102), the onboard sensor (104), and the offboard sensor (106), respectively, and can perform element processing control before operation of the ship using these.
  • the first element control device (108) can include a magnetic field separation module (111), an element current calculation module (113), and a reference data generation module (115).
  • the magnetic field separation module (111) can separate the underwater magnetic field measured by the offboard sensor (106) into permanent magnetic field, induced magnetic field, and eddy current magnetic field components depending on the cause of generation.
  • the element current calculation module (113) can calculate the reference element current and correction factors for element processing by magnetic field component, and calculate the element current for element processing before ship operation based on the reference element current and correction factors by magnetic field component.
  • the element current calculation module (113) can apply the calculated element current to each element coil (102) of the ship.
  • the reference data generation module (115) can generate and store an onboard sensor reference signal and a coil effect sensor signal.
  • the reference data generation module (115) can generate an onboard sensor reference signal by measuring a magnetic field signal of the ship through the onboard sensor (104) when the ship is in a normal element state after the element processing in the magnetic processing center before the ship is operated.
  • the reference data generation module (115) can measure a magnetic field generated when a preset reference magnetic force is applied to the element coil (102) through the onboard sensor (104) and store a coil effect sensor signal.
  • the second element control device (110) can perform control related to element processing during operation of the trap.
  • the second element control device (110) can include an operation information acquisition module (121), a first compensation current calculation module (123), a second compensation current calculation module (125), an element status judgment module (127), and an element control module (129).
  • the operation information acquisition module (121) can acquire information related to the operation of a ship while the ship is in operation.
  • the information related to the operation of a ship can include the position of the ship, the course angle of the ship, the geomagnetic information of the ship, the attitude information of the ship, etc.
  • the first compensation current calculation module (123) can calculate the first compensation current for compensating for a magnetic field generated due to a change in magnetization of the hull during operation of the ship.
  • the first compensation current calculation module (123) can update a correction factor for each magnetic field component based on onboard sensor-related signals (onboard sensor measurement signals and onboard sensor reference signals) and ship operation-related information, and calculate the first compensation current based on the reference element current for each magnetic field component and the updated correction factors.
  • the second compensation current calculation module (125) can calculate a second compensation current for compensating for a magnetic field corresponding to an on-board sensor signal change when the on-board sensor signal change during operation of the vessel is outside a preset allowable range.
  • the second compensation current calculation module (125) can calculate a second compensation current for restoring the element state of the vessel to a normal element state when the element state of the vessel is not a normal element state during operation of the vessel.
  • the element status judgment module (127) can judge the element status of the trap.
  • the element status judgment module (127) can judge the element status of the trap as an imperfect element status (first imperfect element status to third imperfect element status) or a normal element status based on each DC component and AC component of the on-board sensor reference signal and the on-board sensor measurement signal.
  • the element control module (129) can perform element processing during operation of the ship by using at least one of the first compensation current and the second compensation current.
  • the element control module (129) can perform element processing during operation of the ship by applying the first compensation current to the element coil (102) of the ship.
  • the element control module (129) can perform element processing during operation of the ship by applying the second compensation current to the element coil (102) of the ship.
  • the element control module (129) can perform element processing during operation of the ship by applying a mixed compensation current that combines the first compensation current and the second compensation current to the element coil (102) of the ship.
  • the device performance prediction module (131) can predict device performance over time after performing degaussing on a ship.
  • the device performance prediction module (131) can predict device performance over time based on device performance data measured from the time of performing degaussing on the ship to a preset reference time.
  • the device performance prediction module (131) can predict the remaining lifespan until the device performance of the ship reaches a preset threshold from the preset reference time.
  • module may mean a functional and structural combination of hardware for performing the technical idea of the present invention and software for operating the hardware.
  • the “module” may mean a logical unit of a given code and hardware resources for performing the given code, and does not necessarily mean physically connected code or a type of hardware.

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Abstract

함정 운항 중에도 소자 처리가 가능한 함정의 소자 처리 방법 및 장치와 시스템이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 함정의 소자 처리 방법은, 자기 처리소에서 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 단계, 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하는 단계, 및 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출하는 단계를 포함한다.

Description

함정 운항 중에도 소자 처리가 가능한 함정의 소자 처리 방법 및 장치와 시스템
본 발명의 실시예는 함정의 소자(degaussing) 처리 기술과 관련된다.
강자성체로 건조된 함정이 지구 자기장 환경에 노출되는 경우 유도 자기장이 발생하며, 강자성체로 구성된 선체에 가해지는 열적 및 기계적 스트레스에 의해 영구 자기장이 추가적으로 형성되게 된다. 일반 함정의 경우 이러한 자기장은 크게 문제가 되지 않으나, 잠수함이나 수상함과 같은 군사용 함정은 자기감응 무기체계에 의해 쉽게 탐지되어 큰 위험을 초래하는 요소로 작용하게 된다.
이에 함정에 형성되는 자기장을 최소화하기 위한 기술들이 개발되어 왔다. 함정의 자기장을 저감시키는 기술은 대표적으로 탈자(deperming)와 소자(degaussing)가 있으며, 이들은 함정에 형성된 영구 자기장과 유도 자기장을 감쇄시키는 기술이다. 탈자(deperming)는 함정 외부에서 강한 자기장을 인가한 후 이를 서서히 줄여가는 방법으로 강자성 재질의 선체에 착자된 영구 자기장 성분을 저감시키는 방법이고, 소자(degaussing)는 함정 내에 각 축 방향으로 소자 코일(degaussing coil)을 배치하고 함정의 자기장과 역 방향의 자기장을 생성하여 함정의 자기장을 저감시키는 방법이다.
일반적으로, 함정의 자기장을 저감시키는 순서는 먼저 탈자를 통해 함정의 영구 자기장 성분을 일차적으로 감소시키고, 잔류하는 영구 자기장 성분과 유도 자기장 성분은 함정 내에 배치되는 소자 코일을 이용하여 감쇄시킨다. 여기서, 유도 자기장은 지구 자기장에 의한 선체의 유도자화 성분에 의해 발생되는 자기장으로 탈자에 의해서는 저감시킬 수가 없고, 함정 내에 설치되는 소자 장비를 통해서만 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예는 함정 운항 중에도 소자 처리가 가능한 함정의 소자 처리 방법 및 장치와 시스템을 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 함정의 소자 처리 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법으로서, 자기 처리소에서 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 단계; 상기 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하는 단계; 및 상기 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 상기 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 단계는, 기 설정된 수심에 설치된 오프보드 센서를 통해 함정의 수중 자기장을 측정하는 단계; 상기 측정된 수중 자기장을 발생 원인에 따라 영구 자기장, 유도 자기장, 및 와전류 자기장 성분으로 각각 분리하는 단계; 상기 분리된 자기장 성분 별로 소자 처리를 위한 기준 소자 전류 및 상기 기준 소자 전류를 교정하기 위한 교정 인자를 각각 산출하는 단계; 및 상기 자기장 성분 별 기준 소자 전류 및 교정인자들에 기초하여 함정 운항 전 소자 처리를 위한 소자 전류를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 소자 전류는, 상기 영구 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제1 기준 소자 전류, 상기 유도 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제2 기준 소자 전류, 및 상기 와전류 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제3 기준 소자 전류를 포함하고, 상기 교정인자는, 상기 제1 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제1 교정인자, 상기 제2 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제2 교정인자, 및 상기 제3 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제3 교정인자를 포함할 수 있다.
상기 제1 보상 전류를 산출하는 단계는, 온 보드 센서 관련 신호를 획득하는 단계; 상기 온 보드 센서 관련 신호 및 상기 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 제1 교정인자 내지 상기 제3 교정인자를 갱신하는 단계; 및 상기 자기장 성분 별 기준 소자 전류, 상기 갱신된 제1 교정인자, 상기 갱신된 제2 교정인자, 및 상기 갱신된 제3 교정인자에 기초하여 상기 제1 보상 전류를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 보상 전류는 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
(수학식)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000001
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000002
: k번째 소자 코일의 제1 보상 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000003
: k번째 소자 코일의 제1 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000004
: k번째 소자 코일의 제2 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000005
: k번째 소자 코일의 제3 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000006
: 갱신된 제1 교정인자
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000007
: 갱신된 제2 교정인자
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000008
: 갱신된 제3 교정인자
상기 이벤트는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우에 발생하고, 상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는, 온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호를 각각 획득하는 단계; 및 상기 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이에 해당하는 온 보드 센서 신호 변화에 기초하여 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인지를 확인하는 단계를 포함하며, 상기 온 보드 센서 기준 신호는, 상기 함정 운항 전 소자 처리 후 상기 함정의 정상 소자 상태 시 상기 함정에 설치된 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호이고, 상기 온 보드 센서 측정 신호는, 상기 함정의 운항 중 상기 온 보드 센서에서 측정되는 자기장 신호일 수 있다.
상기 정상 소자 상태인지를 확인하는 단계는, 상기 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이가 기 설정된 허용 범위 이내이면 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인 것으로 판단하고, 상기 차이가 상기 허용 범위를 벗어나면 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1 보상 전류는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태일 때 상시적으로 산출할 수 있다.
상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우, 상기 함정의 소자 코일에 임의의 기자력을 인가한다고 가정했을 때 상기 온 보드 센서에서 측정될 것으로 예측되는 온 보드 센서 가정 신호 값을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 온 보드 센서 가정 신호 값은, 기 설정된 기준 기자력을 상기 소자 코일에 인가하였을 때 상기 온 보드 센서에서 측정되는 자기장 신호인 코일효과 센서신호 및 상기 기준 기자력과 임의의 기자력 간의 비율에 기초하여 산출될 수 있다.
상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는, 기 설정된 기자력 구속 조건이 없는 상태에서, 상기 온 보드 센서 신호 변화와 상기 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력인 진단 기자력을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 진단 기자력과 상기 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 상기 기자력 구속 조건을 만족하는 경우, 상기 산출된 진단 기자력에 따른 전류를 제2 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 처리 방법은, 상기 산출된 진단 기자력과 상기 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 상기 기자력 구속 조건을 만족하지 않는 경우, 기 설정된 기자력 구속 조건이 있는 상태에서, 상기 온 보드 센서 신호 변화와 상기 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출하는 단계; 및 상기 산출한 기자력에 따른 전류를 제2 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는, 기 설정된 기자력 구속 조건이 있는 상태에서, 상기 온 보드 센서 기준 신호와 상기 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출하는 단계; 상기 산출한 기자력에 따른 전류를 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태로 복원하도록 하기 위한 제2 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 처리 방법은, 온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호를 각각 획득하는 단계; 및 상기 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호에 기초하여 상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 온 보드 센서 기준 신호는, 상기 함정 운항 전 소자 처리 후 상기 함정의 정상 소자 상태 시 상기 함정에 설치된 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호이고, 상기 온 보드 센서 측정 신호는, 상기 함정의 운항 중 상기 온 보드 센서에서 측정되는 자기장 신호일 수 있다.
상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는, 상기 온 보드 센서 기준 신호 및 상기 온 보드 센서 측정 신호를 각각 직류 성분 및 교류 성분으로 구분하는 단계; 및 상기 온 보드 센서 기준 신호의 직류 성분 및 교류 성분과 상기 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분 및 교류 성분을 각각 비교하여 상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는, 상기 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분과 상기 온 보드 센서 기준 신호의 직류 성분 간의 차이가 기 설정된 제1 허용 범위 이내인지 여부를 확인하는 단계; 상기 직류 성분의 차이가 상기 제1 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 직류 성분의 차이가 기 설정된 제2 허용 범위 이내인지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 직류 성분의 차이가 상기 제2 허용 범위 이내인 경우, 상기 함정의 소자 상태를 영구 자기장을 보상해야 하는 제1 불완전 소자 상태인 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는, 상기 직류 성분의 차이가 상기 제2 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 함정의 소자 상태를 유도 자기장을 보상해야 하는 제2 불완전 소자 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는, 상기 직류 성분의 차이가 기 설정된 제1 허용 범위 이내인 경우, 상기 온 보드 센서 측정 신호의 교류 성분과 상기 온 보드 센서 기준 신호의 교류 성분 간의 차이가 기 설정된 제3 허용 범위 이내인지를 확인하는 단계; 및 상기 교류 성분의 차이가 기 설정된 제3 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 함정의 소자 상태를 와전류 자기장을 보상해야 하는 제3 불완전 소자 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 보상 전류는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태일 때 상시적으로 산출하고, 상기 이벤트는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우에 발생하며, 상기 함정의 소자 처리 방법은, 상기 제1 보상 전류와 상기 제2 보상 전류를 합하여 혼합형 보상 전류를 산출하는 단계; 및 상기 혼합형 보상 전류를 상기 소자 코일에 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 처리 방법은, 상기 자기 처리소에서 소자 처리를 하기 이전에 특정 수심에 분포하는 자기장을 측정하는 단계; 상기 자기 처리소에서 소자 처리를 한 후 상기 함정의 운항 중 특정 수심에 분포하는 자기장을 측정하는 단계; 및 상기 소자 처리 이전의 특정 수심에 분포하는 자기장과 상기 소자 처리 이후의 특정 수심에 분포하는 자기장 간의 비율에 기초하여 상기 함정의 운항 시간에 따른 소자 성능(degaussing performance)을 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 처리 방법은, 상기 자기 처리소에서 소자 처리를 수행한 시점부터 기 설정된 기준 시간까지 상기 함정의 소자 성능을 측정하는 단계; 및 상기 소자 처리를 수행한 시점부터 상기 기준 시간까지 측정된 상기 함정의 소자 성능에 대한 데이터를 기반으로 상기 기준 시간 이후 미래의 특정 시간까지 상기 함정의 소자 성능을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 함정의 소자 처리 방법은, 상기 미래의 특정 시간까지 예측된 상기 함정의 소자 성능에 기초하여 상기 기준 시간으로부터 상기 함정의 소자 성능의 잔여 수명 및 자기 처리 시기 중 하나 이상을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
개시되는 일 실시예에 따른 함정의 소자 처리 장치는, 자기 처리소에서 함정의 운항 전 소자 처리와 관련된 제어를 수행하는 제1 소자 제어 장치 및 함정의 운항 중 소자 처리와 관련된 제어를 수행하는 제2 소자 제어 장치를 포함하는 함정의 소자 처리 장치로서, 상기 제1 소자 제어 장치는, 자기 처리소에서 기 설정된 수심에 설치된 오프보드 센서를 통해 함정의 수중 자기장을 측정하고, 상기 측정된 수중 자기장을 상쇄시키기 위한 소자 전류를 산출하며, 산출한 소자 전류를 상기 함정에 설치된 소자 코일에 인가하여 함정 운항 전 소자 처리를 수행하고, 상기 제2 소자 제어 장치는, 상기 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하고, 상기 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 상기 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출한다.
개시되는 일 실시예에 따른 함정의 소자 처리 시스템은, 함정에 설치되는 소자 코일; 상기 함정에 설치되어 자기장을 측정하는 온 보드 센서; 자기 처리소의 기 설정된 수심에 설치되어 자기장을 측정하는 오프보드 센서; 상기 자기 처리소에서 상기 오프보드 센서를 통해 함정의 수중 자기장을 측정하고, 상기 측정된 수중 자기장을 상쇄시키기 위한 소자 전류를 산출하며, 산출한 소자 전류를 상기 소자 코일에 인가하여 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 제1 소자 제어 장치; 및 상기 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하고, 상기 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 상기 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출하여 함정 운항 중 소자 처리를 수행하는 제2 소자 제어 장치를 포함한다.
개시되는 실시예에 의하면, 자기 처리소에서 함정의 소자 처리 이후 함정의 운항 중 발생하는 이상 자기장(예를 들어, 선체에 가해지는 열적 및 기계적 스트레스 또는 함정에 탑재되는 장비의 자기적 변화에 의해 발생되는 자기장 또는 함정의 침로각, 롤링, 및 피칭 변화 등에 의해 발생되는 자기장 등) 및 함정에 설치된 지자계 센서, 자침, 및 자이로스코프 등 장비의 기능 이상으로 인한 불완전 소자 상태에 따른 자기장을 보상 전류의 산출을 통해 보상해줌으로써, 함정의 운항 중에도 함정의 소자 성능을 정상 소자 상태로 유지할 수 있게 된다.
또한, 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분 및 교류 성분을 각각 비교하여 함정의 소자 상태를 분류할 수 있고, 함정이 불완전 소자 상태인 경우 소자 상태가 정상이 되도록 소자 처리를 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 함정에 배치되는 소자 코일을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 함정의 운항 전 소자 처리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 함정의 운항 중 소자 처리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 함정의 운항 중 소자 처리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 보드 센서 신호의 분석을 통한 함정의 소자 상태 분류 방법을 나타낸 흐름도
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 온 보드 센서 신호에 따른 함정의 소자 상태를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소자 처리 방법에 의한 함정의 소자 성능과 기존의 소자 처리 방법에 의한 함정의 소자 성능을 비교한 그래프
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 함정의 소자 처리 시스템의 구성을 나타낸 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 "함정"은 물 위를 떠다니면서 운행하는 모든 이동 수단을 포함할 뿐 아니라, 수중에서 운행하는 이동 수단(예를 들어, 잠수함)도 포함하는 개념이다.
함정에 형성되는 자기장을 소자(degaussing)시키기 위해 함정에는 소자 코일(degaussing coil)들이 배치된다. 소자 코일은 함정에서 3축 방향으로 각각 설치될 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에서 함정에 배치되는 소자 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 소자 코일은 하나 이상의 수직 코일(V-coil), 하나 이상의 종축 코일(L-coil), 및 하나 이상의 횡축 코일(A-coil)을 포함할 수 있다.
수직 코일(V-coil)은 함정의 갑판 면에 대해 수직 방향의 자기를 생성하기 위한 것이다. 수직 코일은 함정의 갑판 면과 평행하게 복수 개가 상호 이격되어 배치될 수 있다. 종축 코일(L-coil)은 함정을 길이 방향으로 가로지르는 종축 방향의 자기를 생성하기 위한 것이다. 종축 코일은 함정의 길이 방향과 수직한 방향으로 함정의 내부에서 일정 간격으로 복수 개가 배치될 수 있다. 횡축 코일(A-coil)은 함정의 폭 방향으로 자기를 생성하기 위한 것이다. 횡축 코일은 함정의 측면 방향 즉, 수직 코일 및 종축 코일이 생성하는 자기와 각각 수직되는 방향의 자기를 생성하기 위한 것이다. 횡측 코일은 함정의 양 측벽 또는 중앙에 대응하여 복수 개가 상호 이격하여 배치될 수 있다.
여기서, 수직 방향의 자기장 감소는 수직 코일이 담당하게 되고, 종축 방향의 자기장 감소는 종축 코일이 담당하게 되며, 횡축 방향의 자기장 감소는 횡축 코일이 담당하게 된다. 자기장 감소는 함정에서 발생되는 자기장과 역 방향의 자기장을 생성하도록 각 소자 코일에 적절한 전류를 인가하여 이루어지게 된다.
도 2는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자(degaussing) 관련 처리를 제어하기 위한 장치일 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 함정에 설치되는 소자 코일 및 온 보드 센서와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(12)는 자기 처리소에서 수중에 설치되는 오프보드 센서와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 소자 코일, 온 보드 센서, 및 오프보드 센서를 각각 제어할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 함정 내부에 마련될 수도 있고 함정 외부에 마련될 수도 있다. 여기서, 온 보드 센서 및 오프보드 센서는 각각 설치된 위치에서의 자기장을 측정하기 위한 센서일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 함정의 운항 전 소자 처리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 컴퓨팅 장치(12)는 자기 처리소(Magnetic Treatment Facility: MTF)에서 기 설정된 수심에 설치된 하나 이상의 오프보드 센서를 통해 함정에 의한 수중 자기장을 측정할 수 있다(S 101).
오프보드 센서는 함정의 수중 자기장을 측정하기 위한 센서로서, 자기 처리소의 기 설정된 수심에 일정 배열로 설치될 수 있다. 여기서, 함정에 의한 수중 자기장은 함정 선체 뿐만 아니라 함정에 탑재되는 하물 또는 장비에 기인하여 수중에서 발생하는 자기장을 모두 포함할 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 측정된 수중 자기장을 그 발생 원인에 따라 영구 자기장, 유도 자기장, 및 와전류 자기장 성분으로 각각 분리할 수 있다(S 103).
여기서, 영구 자기장 성분은 함정에 존재하는 영구자화에 의한 자기장 성분일 수 있다. 유도 자기장 성분은 지자계에 의한 일시적인 유도자화에 의한 자기장 성분일 수 있다. 와전류 자기장 성분은 함정의 요동에 의해 발생하는 자기장 성분일 수 있다. 자기장을 발생 원인에 따라 성분 별로 분리하는 기술은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 자기장 성분 별 소자(degaussing) 처리를 위한 기준 소자 전류 및 교정 인자를 각각 산출할 수 있다(S 105).
여기서, 기준 소자 전류는 해당 자기장 성분을 제거하기 위해 함정에 설치된 각 소자 코일(횡축 코일, 종축 코일, 및 수직 코일)에 인가할 기준이 되는 소자 전류를 의미할 수 있다. 또한, 교정 인자는 자기 처리소에서 함정의 위치, 함정의 침로 방향(침로각), 및 함정의 자세(예를 들어, 함정의 롤 각도 및 피치 각도)에 따라 기준 소자 전류를 교정하기 위한 인자일 수 있다.
기준 소자 전류는 함정의 영구 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제1 기준 소자 전류, 함정의 유도 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제2 기준 소자 전류, 및 함정의 와전류 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제3 기준 소자 전류를 포함할 수 있다. 교정 인자는 제1 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제1 교정 인자, 제2 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제2 교정 인자, 및 제3 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제3 교정 인자를 포함할 수 있다.
여기서, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 영구 자기장을 저감하기 위한 탈자(Demagnetization) 처리 후 남아 있는 잔류 영구 자기장 성분을 보상하기 위한 소자 전류를 제1 기준 소자 전류로 산출할 수 있다. 함정 운항 전 소자 처리 시(즉, 자기 처리소에서 소자 처리 시) 제1 교정 인자는 고정된 값이 사용될 수 있다. 이때, 제1 교정 인자는 함정의 선체의 재질, 선체의 크기, 함정의 운항 기간, 및 함정에 탑재된 장비 등에 따라 설정된 값일 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치(12)는 유도 자기장 성분을 횡축 방향 성분, 종축 방향 성분, 및 수직 방향 성분으로 구분한 후, 횡축 방향 성분, 종축 방향 성분, 및 수직 방향 성분의 유도 자기장을 각각 상쇄시키기 위한 소자 전류를 제2 기준 소자 전류로 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 자기 처리소 내 함정의 위치 및 함정의 침로각에 따라 제2 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제2 교정 인자를 산출할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치(12)는 와전류 자기장 성분을 횡축 방향 성분, 종축 방향 성분, 및 수직 방향 성분으로 구분한 후, 횡축 방향 성분, 종축 방향 성분, 및 수직 방향 성분의 와전류 자기장을 각각 상쇄시키기 위한 소자 전류를 제3 기준 소자 전류로 산출할 수 있다. 함정 운항 전 소자 처리 시(즉, 자기 처리소에서 소자 처리 시) 제3 교정 인자는 고정된 값이 사용될 수 있다. 이때, 제3 교정 인자는 함정의 자세에 따라 설정된 값일 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 자기장 성분 별 소자 처리를 위한 기준 소자 전류 및 교정 인자들에 기초하여 함정 운항 전 소자 처리를 위한 소자 전류(degaussing current)를 산출하고, 산출한 소자 전류를 함정의 각 소자 코일에 인가하여 함정 운항 전 소자 처리를 수행할 수 있다(S 107).
컴퓨팅 장치(12)는 함정 운항 전 소자 처리(즉, 자기 처리소(MTF)에서의 소자 처리)를 위한 소자 전류를 아래 수학식 1을 통해 산출할 수 있다.
(수학식 1)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000009
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000010
: k번째 소자 코일의 자기 처리소에서의 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000011
: k번째 소자 코일의 제1 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000012
: k번째 소자 코일의 제2 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000013
: k번째 소자 코일의 제3 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000014
: 제1 교정인자
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000015
: 제2 교정인자
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000016
: 제3 교정인자
이와 같이, 자기 처리소에서 함정 운항 전 소자 처리를 수행하면, 함정은 정상 소자 상태(즉, 함정의 자기장이 소자 처리를 통해 최소화가 된 상태)에 있게 된다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 함정에 설치된 온 보드 센서를 이용하여 함정의 자기장 신호를 측정하여 측정된 자기장 신호를 온 보드 센서 기준 신호로 저장할 수 있다(S 109).
즉, 온 보드 센서 기준 신호는 함정이 정상 소자 상태일 때 온 보드 센서에서 측정된 함정의 자기장 신호를 의미할 수 있다. 온 보드 센서는 함정의 선체의 자화 밀도에 따라 배치 위치 및 배치 개수가 결정될 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 운항 중 소자 처리에 사용하기 위한 코일효과 센서신호를 생성하여 저장할 수 있다(S 111). 코일효과 센서신호는 함정에 설치된 소자 코일에 기 설정된 기준 기자력을 인가하였을 때 특정 위치에서 나타나는 자기장 효과에 대한 정보로서, 함정의 운항 중 소자 처리를 위해 사용되는 데이터일 수 있다. 코일효과 센서신호의 생성은 함정 운항 전 어느 때나 생성할 수 있다. 코일효과 센서신호(
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000017
)는 k번째 소자코일에 기 설정된 기준 기자력(
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000018
)을 인가하였을 때 함정에 설치되는 j번째 온 보드 센서에서 측정되는 i 방향의 자기장 신호일 수 있다.
구체적으로, 컴퓨팅 장치(12)는 함정에 설치된 모든 소자 코일의 전원을 오프(off) 시킨 후, 기 설정된 순서에 따라 어느 하나의 소자 코일(k번째 소자 코일)에 기 설정된 기준 기자력을 인가할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 k번째 소자 코일에 기준 기자력을 인가하였을 때 발생하는 자기장을 함정에 설치된 각 온 보드 센서에서 측정하여 코일효과 센서신호(
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000019
)를 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 함정의 운항 중 소자 처리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 운항 중 온 보드 센서 측정 신호 및 함정 운항 관련 정보를 획득할 수 있다(S 201).
여기서, 함정 운항 관련 정보는 함정의 위치(예를 들어, 함정의 위도 및 경도 또는 함정의 GPS 정보 등), 함정의 선수 방향(침로각), 함정의 지자계 정보, 함정의 자세 정보(예를 들어, 함정의 피치(pitch) 및 롤(roll) 정보 등) 등을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 함정에 설치되는 GPS 센서, 지자계 센서, 자이로 센서 등을 통해 함정 운항 관련 정보를 획득할 수 있다. 온 보드 센서 측정 신호는 함정의 운항 중에 현재 온 보드 센서를 통해 측정한 자기장 신호일 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 획득한 온 보드 센서 측정 신호 및 함정 운항 관련 정보에 기초하여 자기장 성분 별 교정인자를 갱신할 수 있다(S 203).
즉, 기준 소자 전류는 자기 처리소에서 함정 운항 전 함정의 자기장을 보상하기 위한 전류인 바, 함정 운항 중에 발생하는 자기장을 보상하기 위해서는 교정인자를 갱신하고 갱신된 교정인자를 기준 소자 전류에 적용하여 보상 전류를 산출할 필요가 있다.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 측정 신호와 기 저장된 온 보드 센서 기준 신호 중 영구 자기장 성분의 차이(즉, 영구 자기장 변화)를 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 영구 자기장 변화(정상 소자 상태의 영구 자기장과 함정 운항 중 영구 자기장 간의 차이에 의한 변화)에 기초하여 제1 교정 인자를 갱신할 수 있다. 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호를 온 보드 센서 관련 신호라 지칭할 수 있다. 한편, 여기서는 제1 교정 인자를 갱신하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 자기 처리소에서 설정된 제1 교정 인자의 값을 그대로 사용할 수도 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 함정 운항 관련 정보에 기초하여 함정의 위치 및 함정의 침로각을 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 현재의 함정의 위치 및 침로각과 함정 운항 전 함정의 위치 및 침로각 간의 차이에 기초하여 제2 교정인자를 갱신할 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 함정 운항 관련 정보에 기초하여 함정의 롤링 및 피칭 정도를 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 현재의 함정의 롤링 및 피칭 정도와 함정 운항 전 함정의 롤링 및 피칭 정도 간의 차이에 기초하여 제3 교정인자를 갱신할 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 자기장 성분 별 기준 소자 전류 및 갱신된 교정 인자들에 기초하여 함정 운항 중 소자 처리를 위한 제1 보상 전류를 산출할 수 있다(S 205). 컴퓨팅 장치(12)는 제1 보상 전류를 아래 수학식 2를 통해 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 제1 보상 전류를 함정의 각 소자 코일에 인가하여 함정 운항 중에 소자 처리를 수행할 수 있다.
(수학식 2)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000020
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000021
: k번째 소자 코일의 제1 보상 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000022
: k번째 소자 코일의 제1 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000023
: k번째 소자 코일의 제2 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000024
: k번째 소자 코일의 제3 기준 소자 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000025
: 갱신된 제1 교정인자
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000026
: 갱신된 제2 교정인자
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000027
: 갱신된 제3 교정인자
여기서, 컴퓨팅 장치(12)는 S 201 내지 S 205의 단계를 실시간 또는 주기적으로 수행하여 제1 보상 전류를 산출하고 함정 운항 중 소자 처리를 수행할 수 있다. 이 경우, 자기 처리소에서 탈자 및 소자 처리 후 함정의 운항 중에 운항 시간 경과에 따라 선체에 가해지는 열적 및/또는 기계적 스트레스에 의한 선체의 자화 변화로 인해 발생하는 자기장을 실시간 또는 주기적으로 보상해줄 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 함정의 운항 중 소자 처리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호를 각각 획득할 수 있다(S 301). 온 보드 센서 기준 신호는 함정이 정상 소자 상태일 때 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호로서 이미 저장된 것이다. 온 보드 센서 측정 신호는 함정의 운항 중에 현재 온 보드 센서를 통해 측정한 자기장 신호일 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호에 기초하여 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인지 여부를 확인할 수 있다(S 303).
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이에 기초하여 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인지를 확인할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이가 기 설정된 허용 범위 이내이면 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인 것으로 판단하고, 상기 차이가 기 설정된 허용 범위를 벗어나면 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
S 303의 확인 결과, 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 각 소자 코일에 임의의 기자력을 인가한다고 가정했을 때 온 보드 센서에서 측정될 것으로 예측되는 센서 신호 값(이하, "온 보드 센서 가정 신호 값"이라 지칭할 수 있음)을 산출할 수 있다(S 305).
여기서, 임의의 기자력은 각 소자 코일에 실제 인가되는 것이 아니며, 임의의 기자력이 각 소자 코일에 인가되는 것을 가정할 때 온 보드 센서에서 측정될 센서 신호 값(즉, 자기장 신호 값)을 산출하는 것이다.
컴퓨팅 장치(12)는 코일효과 센서 신호(즉, 소자 코일에 기 설정된 기준 기자력을 인가하였을 때 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호) 및 기준 기자력과 임의의 기자력 간의 비율을 이용하여 온 보드 센서 가정 신호 값을 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 수학식 3을 통해 임의의 기자력에 따른 온 보드 센서 가정 신호 값을 산출할 수 있다.
(수학식 3)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000028
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000029
: j번째 온 보드 센서에서 나타나는 i방향 자기장의 온 보드 센서 가정 신호 값
nq: 함정에 설치되는 전체 소자 코일의 개수
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000030
: k번째 소자코일에 기준 기자력(
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000031
)을 인가하였을 때 함정에 설치되는 j번째 온 보드 센서에서 측정되는 i 방향의 자기장 신호(코일 효과 센서 신호)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000032
: k번째 소자 코일에 인가할 임의의 기자력
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 기자력 구속 조건이 없는 상태에서 온 보드 센서 신호 변화와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력인 진단 기자력을 산출할 수 있다(S 307).
여기서, 기자력 구속 조건은 함정에 설치된 소자 코일에 인가하는 기자력이 소자 코일의 전원 공급 장치에서 허용하는 최대 기자력 이하여야 하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 온 보드 센서 신호 변화는 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 신호 변화와 온 보드 센서 가정 신호 값과의 차이에 기초한 목적 함수의 값이 기 설정된 값에 수렴하는지를 통해 온 보드 센서 신호 변화와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 진단 기자력을 산출할 수 있다. 여기서, 목적 함수(F)는 하기 수학식 4로 나타낼 수 있다.
(수학식 4)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000033
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000034
: j 번째 온 보드 센서의 i 방향의 자기장 신호 변화(온 보드 센서 신호 변화)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000035
: j번째 온 보드 센서에서 나타나는 i방향 자기장의 온 보드 센서 가정 신호 값
ns : 함정에 설치된 전체 온 보드 센서의 개수
여기서, 자기장의 방향은 횡축 방향, 종축 방향, 및 수직 방향의 세 가지 방향이 있을 수 있다.
일 실시예에서, 목적 함수(F)의 값이 기 설정된 값에 수렴하지 않는 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 소자 코일의 기자력 값의 미소 변화에 따른 목적 함수의 미소 변화량(F')을 산출할 수 있다. 예를 들어, 목적 함수의 미소 변화량(F')은 유한 차분법이나 소자 코일의 기자력 민감도 기법 등을 이용하여 산출할 수 있으며, 이러한 내용은 기 공지된 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
컴퓨팅 장치(12)는 목적 함수(F) 및 목적 함수의 미소 변화량(F')에 기초하여 각 소자 코일에 인가할 다음 번 임의의 기자력을 업데이트 할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 하기의 수학식 5를 통해 임의의 기자력을 업데이트 할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 목적 함수의 값이 기 설정된 값에 수렴할 때까지 이를 반복할 수 있다.
(수학식 5)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000036
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000037
: k번째 소자 코일에 인가할 업데이트 된 임의의 기자력
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000038
: k번째 소자 코일에 인가할 현재의 임의의 기자력
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000039
: 기 설정된 완화 계수
여기서,
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000040
는 목적 함수(F)의 값이 기 설정된 값에 수렴하도록 하는 과정이 반복됨에 따라 부여되는 완화 계수이다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 산출된 진단 기자력과 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 기자력 구속 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다(S 309). 즉, 컴퓨팅 장치(12)는 산출된 진단 기자력과 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 소자 코일이 허용하는 최대 기자력 이하인지를 확인할 수 있다.
S 309의 확인 결과, 산출된 진단 기자력과 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 기자력 구속 조건을 만족하는 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 산출된 진단 기자력에 따른 진단 전류를 온 보드 센서 신호 변화에 대응하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류로 설정할 수 있다(S 311).
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 제1 보상 전류와 제2 보상 전류를 합하여 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태로 복원하도록 하기 위한 혼합형 보상 전류를 산출할 수 있다(S 313). 컴퓨팅 장치(12)는 혼합형 보상 전류를 각 소자 코일에 인가할 수 있다.
즉, 개시되는 실시예에서는, 함정의 소자 상태가 정상 범주에 있는 상황에서 함정 운항 중에 발생하는 선체의 자화 변화에 따른 자기장은 제1 보상 전류를 실시간 또는 주기적으로 산출하여 보상하게 되며, 함정의 소자 상태가 정상 범주를 벗어난 상황에서는 제2 보상 전류를 산출하고, 산출한 제2 보상 전류를 제1 보상 전류와 합하여 혼합형 보상 전류를 산출함으로써, 함정의 소자 상태를 정상 소자 상태로 복원해준다.
S 309의 확인 결과, 산출된 진단 기자력과 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 기자력 구속 조건을 만족하지 않는 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 기자력 구속 조건이 있는 상태에서 온 보드 센서 신호 변화와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출하고 산출한 기자력에 따른 전류를 제2 보상 전류로 설정할 수 있다(S 315).
컴퓨팅 장치(12)는 기자력 구속 조건이 있는 상태에서 수학식 4의 목적 함수가 기 설정된 값에 수렴할 때의 기자력을 산출하고, 산출한 기자력을 제2 보상 전류로 설정할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 산출한 제2 보상 전류와 제1 보상 전류를 합하여 혼합형 보상 전류를 산출할 수 있다.
여기서는, 제1 보상 전류와 제2 보상 전류를 합한 혼합형 보상 전류를 산출하여 함정의 소자 코일에 인가하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 보상 전류 및 제2 보상 전류의 산출 시 제1 보상 전류와 제2 보상 전류를 각각 함정의 소자 코일에 인가할 수도 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 자기 처리소에서 함정의 소자 처리 이후 함정의 운항 중 발생하는 이상 자기장(예를 들어, 선체에 가해지는 열적 및 기계적 스트레스 또는 함정에 탑재되는 장비의 자기적 변화에 의해 발생되는 자기장 또는 함정의 침로각, 롤링, 및 피칭 변화 등에 의해 발생되는 자기장)은 제1 보상 전류의 산출을 통해 보상해주고, 함정에 설치된 지자계 센서, 자침, 및 자이로스코프 등 장비의 기능 이상으로 인한 불완전 소자 상태에 따른 자기장은 제2 보상 전류의 산출을 통해 보상해줌으로써, 함정의 운항 중에도 함정의 소자 성능을 정상 소자 상태로 유지할 수 있게 된다. 한편, 제2 보상 전류의 산출을 통한 자기장의 보상은 이에 한정되어 적용되는 것은 아니다. 일 예로, 제1 보상 전류를 통해 보상한 후에도 미비한 부분(잔류하는 자기장)을 제2 보상 전류를 통해 보상할 수 있다.
제1 보상 전류의 산출은 함정 운항 중 상시적으로(즉, 실시간 또는 주기적으로) 이루어질 수 있고, 제2 보상 전류의 산출은 함정이 정상 소자 상태를 벗어나는 이벤트 발생 시 이루어질 수 있다.
한편, 제2 보상 전류는 보상해야 하는 자기장 성분(영구 자기장, 유도 자기장, 및 와전류 자기장) 별로 산출할 수도 있다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 자기장 성분 별로 온 보드 센서 신호 변화 및 온 보드 센서 가정 신호 값을 각각 산출한 후, 각 자기장 성분 별로 기자력 구속 조건이 없는 상태에서 수학식 4에 의한 진단 기자력을 산출하거나 기자력 구속 조건이 있는 상태에서 수학식 4에 의한 기자력을 산출하여 각 자기장 성분 별로 제2 보상 전류를 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 자기장 성분 별 제2 보상 전류를 합하여 전체 제2 보상 전류(
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000041
)를 산출할 수 있다. 이는 수학식 6으로 나타낼 수 있다.
(수학식 6)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000042
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000043
: 영구 자기장 성분의 온 보드 센서 신호 변화를 보상하기 위한 제2 보상 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000044
: 유도 자기장 성분의 온 보드 센서 신호 변화를 보상하기 위한 제2 보상 전류
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000045
: 와전류 자기장 성분의 온 보드 센서 신호 변화를 보상하기 위한 제3 보상 전류
한편, 컴퓨팅 장치(12)는 기자력 구속 조건이 있는 상태에서 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이에 기초하여 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태로 복원하도록 하기 위한 제2 보상 전류를 바로 산출할 수도 있다.
구체적으로, 컴퓨팅 장치(12)는 기자력 구속 조건이 있는 상태에서 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출하고, 산출한 임의의 기자력에 대응하는 전류를 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태로 복원하도록 하기 위한 제2 보상 전류로 설정할 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 기자력 구속 조건이 있는 상태에서 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이에 기초한 목적 함수의 값이 기 설정된 값에 수렴하는지를 통해 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출할 수 있다. 여기서, 목적 함수(F)는 하기 수학식 7로 나타낼 수 있다.
(수학식 7)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000046
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000047
: 함정이 정상 소자 상태일 때 i 번째 온 보드 센서에서 측정된 i 방향의 자기장 신호(온 보드 센서 기준 신호)
여기서, 온 보드 센서 기준 신호는 함정이 정상 소자 상태일 때 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호이므로, 수학식 7을 만족하는 임의의 기자력에 대응하는 전류는 함정을 정상 소자 상태로 복원하기 위한 제2 보상 전류에 해당하게 된다. 여기서, 제2 보상 전류는 일종의 혼합형 보상 전류에 해당하는 것으로 제1 보상 전류에 해당하는 전류의 값도 포함되어 있게 된다. 이때, 컴퓨팅 장치(12)는 상기 제2 보상 전류를 제1 보상 전류와 합하지 않고 상기 제2 보상 전류를 그대로 소자 코일에 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 목적 함수(F)의 값이 기 설정된 값에 수렴하지 않는 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 소자 코일의 기자력 값의 미소 변화에 따른 목적 함수의 미소 변화량(F')을 산출하고, 목적 함수(F) 및 목적 함수의 미소 변화량(F')에 기초하여 각 소자 코일에 인가할 다음 번 임의의 기자력을 업데이트 할 수 있다.
한편, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 신호의 분석을 통해 함정의 소자 상태를 보다 자세하게 분류할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 보드 센서 신호의 분석을 통한 함정의 소자 상태 분류 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에서 온 보드 센서 신호에 따른 함정의 소자 상태를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호를 각각 획득할 수 있다(S 401). 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호를 기 설정된 시간 간격으로 각각 획득할 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호를 각각 직류 성분 및 교류 성분으로 구분할 수 있다(S 403). 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호에 대해 각각 저주파 대역 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 직류 성분 및 교류 성분으로 구분할 수 있다.
다음으로, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분과 온 보드 센서 기준 신호의 직류 성분 간의 차이(직류 성분 차이)가 기 설정된 제1 허용 범위 이내인지 여부를 확인할 수 있다(S 405). 일 실시예에서, 제1 허용 범위는 정상 소자 상태일 때의 신호인 온 보드 센서 기준 신호를 기준으로 설정될 수 있다.
S 405의 확인 결과, 직류 성분 차이가 기 설정된 제1 허용 범위를 벗어나는 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 직류 성분 차이가 기 설정된 제2 허용 범위 이내인지 여부를 확인할 수 있다(S 407). 제2 허용 범위는 제1 허용 범위를 기준으로 설정된 것일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 허용 범위는 온 보드 센서 기준 신호를 기준으로 설정된 제1 허용 범위의 범위 치보다 작은 범위로 설정될 수 있다.S 407의 확인 결과, 직류 성분 차이가 기 설정된 제2 허용 범위 이내인 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 상태를 제1 불완전 소자 상태로 판단할 수 있다(S 409).
제1 불완전 소자 상태는 도 7을 참조하면, 함정의 운항 시간 경과에 따라 선체에 가해지는 열적 및 기계적 스트레스 또는 함정에 탑재된 장비의 변화에 의해 선체 자화 분포의 변화가 발생한 것으로, 정상 소자 상태에 비하여 일정한 옵셋 형태의 신호 크기가 나타나게 된다. 제1 불완전 소자 상태는 영구 자기장을 추가 보상해야 하는 것으로 분류될 수 있다.
S 407의 확인 결과, 직류 성분 차이가 기 설정된 제2 허용 범위를 벗어난 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 상태를 제2 불완전 소자 상태로 판단할 수 있다(S 411).
제2 불완전 소자 상태는 도 7을 참조하면, 예를 들어 함정의 침로각 변경에 따른 지자계 조건의 변화로 기인한 유도 자기장 성분에 대해 보상이 제대로 시행되지 않아 나타난 것으로, 제1 불완전 소자 상태에 비하여 추가적인 옵셋 형태의 신호 크기가 나타나게 된다. 제2 불완전 소자 상태는 유도 자기장을 추가 보상해야 하는 것으로 분류될 수 있다.
S 405의 확인 결과, 직류 성분 차이가 기 설정된 제1 허용 범위 이내인 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 온 보드 센서 측정 신호의 교류 성분과 온 보드 센서 기준 신호의 교류 성분 간의 차이(교류 성분 차이)가 기 설정된 제3 허용 범위 이내인지를 확인할 수 있다(S 413).
S 413의 확인 결과, 교류 성분 차이가 기 설정된 제3 허용 범위를 벗어난 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 상태를 제3 불완전 소자 상태로 판단할 수 있다(S 415).
제3 불완전 소자 상태는 도 7을 참조하면, 예를 들어 함정의 롤링 또는 피칭 등에 의해 발생하는 와전류 자기장 성분에 대해 보상이 제대로 시행되지 않아 나타난 것으로, 정상 소자 상태에서 허용 범위를 벗어나는 교류 성분의 신호 크기가 나타나게 된다. 제3 불완전 소자 상태는 와전류 자기장을 추가 보상해야 하는 것으로 분류될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치(12)는 교류 성분의 신호에 해당하는 주파수 대역의 분석을 통해 와전류 자기장의 발생 원인을 분석할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(12)는 0.3~1Hz의 신호는 함정의 롤링 또는 피칭 등에 의해 발생하는 자기장이고, 3~30Hz의 신호는 프로펠러와 같은 함정의 회전체에 의해 발생하는 자기장이며, 50Hz 이상 신호는 함내 전력기기 및 케이블 배선 등에 의해 발생하는 자기장임을 확인할 수 있다.
한편, 함정의 소자 상태가 제1 불완전 소자 상태 또는 제2 불완전 소자 상태로 판단된 경우에도, 함정의 소자 상태가 제3 불완전 소자 상태인지 여부를 추가적으로 판단하는 과정을 수행할 수도 있다.
S 413의 확인 결과, 교류 성분 차이가 기 설정된 제3 허용 범위 이내인 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 상태를 정상 소자 상태로 판단할 수 있다(S 417). 즉, 직류 성분 차이 및 교류 성분 차이가 모두 기 설정된 허용 범위 이내인 경우, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 상태를 정상 소자 상태로 판단할 수 있다. 운항 시간의 변화에 따라 실시간 측정되는 온 보드 센서 신호(온 보드 센서 측정 신호)가 온 보드 센서 기준 신호를 벗어나지 않고 유지하는 경우이다.
개시되는 실시예에 의하면, 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분 및 교류 성분을 각각 비교하여 함정의 소자 상태를 분류할 수 있고, 함정이 불완전 소자 상태인 경우 소자 상태가 정상이 되도록 소자 처리를 할 수 있게 된다.
한편, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자(degaussing) 전 수중에 분포하는 자기장의 최대값과 소자 후 운항 시간 경과에 따른 자기장의 최대값 간의 비율을 이용하여 함정의 시간에 따른 소자 성능(degaussing performance)을 평가할 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 선폭(ship's beam)에 기초하여 기 설정된 수심에서의 소자 성능을 평가할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 수학식 8을 통해 함정의 시간에 따른 소자 성능(P(t))을 산출할 수 있다.
(수학식 8)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000048
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000049
: 함정의 소자 전 기 설정된 수심에 분포하는 자기장의 최대값
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000050
: 함정의 소자 후 기 설정된 수심에 분포하는 자기장의 최대값
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소자 처리 방법에 의한 함정의 소자 성능과 기존의 소자 처리 방법에 의한 함정의 소자 성능을 비교한 그래프이다. 본 발명의 실시예에 따른 소자 처리 방법은 정상 소자 이후에 함정의 운항 중 추가로 발생되는 자기장을 보상 전류를 통해 추가 보상을 하는 방식이다. 기존의 소자 처리 방법은 정상 소자 이후에 추가로 발생되는 자기장에 대해 별도의 추가 보상을 하지 않는 방식을 의미한다.
도 8을 참조하면, 컴퓨팅 장치(12)는 자기 처리소에서 함정에 정상 소자를 수행한 시점(t=0)부터 기 설정된 기준 시간을 경과한 현재 시간(t0)까지 측정된 함정의 소자 성능 데이터를 기반으로 베이시안 기법과 같은 통계적 기계학습 기법을 이용하여 향후 저하되는 함정의 소자 성능의 추세선(그래프에서 실선)을 미래의 특정 시간(tl)까지 추정할 수 있다. 함정의 소자 성능의 추세선에서 미래의 특정 시간(tl)의 소자 성능은 측정 데이터에 포함된 불확실성으로 인해 확률밀도 분포함수의 형태를 가지게 된다. 이때, 측정된 소자 성능 데이터의 축적에 따라 예측 정밀도는 향상되게 된다.
함정에 정상 소자를 수행한 초기(t=0)에는 본 발명의 실시예에 의한 소자 성능과 기존의 방법에 의한 소자 성능 간에 큰 차이가 없으나, 함정의 운행 시간이 기준 시간이 경과되어 현재 시간(t0)이 되면, 두 방법의 소자 성능 간에 차이가 점점 벌어지는 것을 확인할 수 있다.
도 8에서 함정의 소자 성능의 임계값(threshold)은 점선으로 표시되어 있으며, 함정의 소자 성능이 시간이 경과할수록 저하되어 임계값에 이르게 되면, 함정의 안정 운항을 위해 자기 처리 수행이 필수적으로 요구된다. 여기서, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 성능의 추세선에 기초하여 함정의 소자 성능의 잔여 수명을 예측할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 수학식 9를 통해 함정의 소자 성능의 잔여 수명을 예측할 수 있다.
(수학식 9)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000051
RUL : 함정의 소자 성능의 잔여 수명(Remaining Useful Life)
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000052
: 기 설정된 기준 시간을 경과한 현재 시간
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000053
: 함정의 소자 성능이 기 설정된 임계 값에 도달할 것으로 예측되는 시간
컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 성능의 추세선에 기초하여 함정의 소자 성능이 기 설정된 임계 값에 도달할 것으로 예측되는 시간(
Figure PCTKR2024007139-appb-img-000054
)을 알 수 있다. 이에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 방법에 의할 때 함정의 소자 성능의 잔여 수명(RUL)이 기존 방법보다 훨씬 길다는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 실시예에 의한 방법은 함정의 소자 성능을 실시간 감시하여 선체 자화 증가에 따른 자기장 증대를 지속적인 보상 전류에 의해 보상해줌으로써, 함정의 소자 성능을 지속적으로 유지할 수 있기 때문에 가능한 것이다.
또한, 컴퓨팅 장치(12)는 함정의 소자 성능의 잔여 수명(RUL)에 기초하여 함정의 자기 처리 시기를 결정하고 예측 정비를 할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 함정의 소자 처리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 함정의 소자 처리 시스템(100)은 소자 코일(102), 온 보드 센서(104), 오프 보드 센서(106), 제1 소자 제어 장치(108), 및 제2 소자 제어 장치(110)를 포함할 수 있다.
소자 코일(102)은 함정에서 3축 방향으로 각각 설치될 수 있다. 소자 코일(102)은 하나 이상의 수직 코일(V-coil), 하나 이상의 종축 코일(L-coil), 및 하나 이상의 횡축 코일(A-coil)을 포함할 수 있다.
온 보드 센서(104)는 함정에 복수 개가 설치되어 자기장을 측정할 수 있다. 온 보드 센서(104)는 선체의 자화 밀도에 따라 배치되는 위치 및 배치되는 개수가 결정될 수 있다. 온 보드 센서(104)는 측정된 자기장 신호를 제1 소자 제어 장치(108) 또는 제2 소자 제어 장치(110)로 전달할 수 있다. 이때, 자기장 신호에는 온 보드 센서(104)의 식별 정보가 포함될 수 있다.
오프보드 센서(106)는 자기 처리소에서 기 설정된 수심에 복수 개가 설치되어 함정에 의한 수중 자기장을 측정할 수 있다. 오프보드 센서(106)는 측정된 수중 자기장 정보를 제1 소자 제어 장치(108)로 전달할 수 있다. 이때, 수중 자기장 정보에는 오프보드 센서(106)의 식별 정보가 포함될 수 있다.
제1 소자 제어 장치(108)는 자기 처리소에서 함정의 운항 전 소자 처리와 관련된 제어를 수행할 수 있다. 제1 소자 제어 장치(108)는 소자 코일(102), 온 보드 센서(104), 및 오프보드 센서(106)와 각각 전기적으로 연결되거나 통신 가능하게 연결되고, 이들을 이용하여 함정의 운항 전 소자 처리 제어를 수행할 수 있다. 제1 소자 제어 장치(108)는 자기장 분리 모듈(111), 소자 전류 산출 모듈(113), 및 기준 데이터 생성 모듈(115)를 포함할 수 있다.
자기장 분리 모듈(111)은 오프보드 센서(106)에서 측정된 수중 자기장을 발생 원인에 따라 영구 자기장, 유도 자기장, 및 와전류 자기장 성분으로 각각 분리할 수 있다.
소자 전류 산출 모듈(113)은 자기장 성분 별 소자 처리를 위한 기준 소자 전류 및 교정 인자들을 산출하고, 자기장 성분 별 기준 소자 전류 및 교정 인자에 기초하여 함정 운항 전 소자 처리를 위한 소자 전류를 산출할 수 있다. 소자 전류 산출 모듈(113)은 산출된 소자 전류를 함정의 각 소자 코일(102)에 인가할 수 있다.
기준 데이터 생성 모듈(115)은 온 보드 센서 기준 신호 및 코일효과 센서 신호를 생성하여 저장할 수 있다. 기준 데이터 생성 모듈(115)은 자기 처리소에서 함정 운항 전 소자 처리한 후 함정이 정상 소자 상태일 때 온 보드 센서(104)를 통해 함정의 자기장 신호를 측정하여 온 보드 센서 기준 신호를 생성할 수 있다. 기준 데이터 생성 모듈(115)은 소자 코일(102)에 기 설정된 기준 기자력을 인가하였을 때 발생하는 자기장을 온 보드센서(104)에서 측정하여 코일효과 센서신호를 저장할 수 있다.
제2 소자 제어 장치(110)는 함정의 운항 중 소자 처리와 관련된 제어를 수행할 수 있다. 제2 소자 제어 장치(110)는 운항 정보 획득 모듈(121), 제1 보상 전류 산출 모듈(123), 제2 보상 전류 산출 모듈(125), 소자상태 판단 모듈(127), 및 소자 제어 모듈(129)을 포함할 수 있다.
운항 정보 획득 모듈(121)은 함정의 운항 중 함정 운항 관련 정보를 획득할 수 있다. 함정 운항 관련 정보는 함정의 위치, 함정의 침로각, 함정의 지자계 정보, 함정의 자세 정보 등을 포함할 수 있다.
제1 보상 전류 산출 모듈(123)은 함정의 운항 중 선체의 자화 변화로 인해 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출할 수 있다. 제1 보상 전류 산출 모듈(123)은 온 보드 센서 관련 신호(온 보드 센서 측정 신호 및 온 보드 센서 기준 신호) 및 함정 운항 관련 정보에 기초하여 자기장 성분 별 교정인자를 갱신하고, 자기장 성분 별 기준 소자 전류 및 갱신된 교정 인자들에 기초하여 제1 보상 전류를 산출할 수 있다.
제2 보상 전류 산출 모듈(125)은 함정의 운항 중 온 보드 센서 신호 변화가 기 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우, 온 보드 센서 신호 변화에 대응하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출할 수 있다. 또한, 제2 보상 전류 산출 모듈(125)은 함정의 운항 중 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우, 함정의 소자 상태를 정상 소자 상태로 복원하기 위한 제2 보상 전류를 산출할 수 있다.
소자 상태 판단 모듈(127)은 함정의 소자 상태를 판단할 수 있다. 소자 상태 판단 모듈(127)은 온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호의 각 직류 성분 및 교류 성분에 기초하여 함정의 소자 상태를 불완전 소자 상태(제1 불완전 소자 상태 내지 제3 불완전 소자 상태) 또는 정상 소자 상태로 판단할 수 있다.
소자 제어 모듈(129)은 제1 보상 전류 및 제2 보상 전류 중 하나 이상을 이용하여 함정 운항 중 소자 처리를 수행할 수 있다. 소자 제어 모듈(129)은 제1 보상 전류를 함정의 소자 코일(102)에 인가하여 함정 운항 중 소자 처리를 수행할 수 있다. 소자 제어 모듈(129)은 제2 보상 전류를 함정의 소자 코일(102)에 인가하여 함정 운항 중 소자 처리를 수행할 수 있다. 소자 제어 모듈(129)은 제1 보상 전류와 제2 보상 전류를 합한 혼합형 보상 전류를 함정의 소자 코일(102)에 인가하여 함정 운항 중 소자 처리를 수행할 수 있다.
소자 성능 예측 모듈(131)은 함정에 대해 소자(degaussing)를 수행한 후 운항 시간의 경과에 따른 소자 성능을 예측할 수 있다. 소자 성능 예측 모듈(131)은 함정에 소자를 수행한 시점부터 기 설정된 기준 시간까지 측정된 소자 성능 데이터를 기반으로 향후 시간의 경과에 따른 소자 성능을 예측할 수 있다. 소자 성능 예측 모듈(131)은 기준 시간으로부터 함정의 소자 성능이 기 설정된 임계값에 도달하기까지 잔여 수명을 예측할 수 있다.
본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 "모듈"은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아니다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (24)

  1. 하나 이상의 프로세서들, 및
    상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법으로서,
    자기 처리소에서 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 단계;
    상기 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하는 단계; 및
    상기 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 상기 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출하는 단계를 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 단계는,
    기 설정된 수심에 설치된 오프보드 센서를 통해 함정의 수중 자기장을 측정하는 단계;
    상기 측정된 수중 자기장을 발생 원인에 따라 영구 자기장, 유도 자기장, 및 와전류 자기장 성분으로 각각 분리하는 단계;
    상기 분리된 자기장 성분 별로 소자 처리를 위한 기준 소자 전류 및 상기 기준 소자 전류를 교정하기 위한 교정 인자를 각각 산출하는 단계; 및
    상기 자기장 성분 별 기준 소자 전류 및 교정인자들에 기초하여 함정 운항 전 소자 처리를 위한 소자 전류를 산출하는 단계를 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기준 소자 전류는,
    상기 영구 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제1 기준 소자 전류, 상기 유도 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제2 기준 소자 전류, 및 상기 와전류 자기장 성분을 상쇄시키기 위한 제3 기준 소자 전류를 포함하고,
    상기 교정인자는,
    상기 제1 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제1 교정인자, 상기 제2 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제2 교정인자, 및 상기 제3 기준 소자 전류를 교정하기 위한 제3 교정인자를 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 보상 전류를 산출하는 단계는,
    온 보드 센서 관련 신호를 획득하는 단계;
    상기 온 보드 센서 관련 신호 및 상기 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 제1 교정인자 내지 상기 제3 교정인자를 갱신하는 단계; 및
    상기 자기장 성분 별 기준 소자 전류, 상기 갱신된 제1 교정인자, 상기 갱신된 제2 교정인자, 및 상기 갱신된 제3 교정인자에 기초하여 상기 제1 보상 전류를 산출하는 단계를 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 보상 전류는 하기 수학식에 의해 산출되는, 함정의 소자 처리 방법.
    (수학식)
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000055
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000056
    : k번째 소자 코일의 제1 보상 전류
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000057
    : k번째 소자 코일의 제1 기준 소자 전류
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000058
    : k번째 소자 코일의 제2 기준 소자 전류
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000059
    : k번째 소자 코일의 제3 기준 소자 전류
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000060
    : 갱신된 제1 교정인자
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000061
    : 갱신된 제2 교정인자
    Figure PCTKR2024007139-appb-img-000062
    : 갱신된 제3 교정인자
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이벤트는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우에 발생하고,
    상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는,
    온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호를 각각 획득하는 단계; 및
    상기 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이에 해당하는 온 보드 센서 신호 변화에 기초하여 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인지를 확인하는 단계를 포함하며,
    상기 온 보드 센서 기준 신호는, 상기 함정 운항 전 소자 처리 후 상기 함정의 정상 소자 상태 시 상기 함정에 설치된 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호이고,
    상기 온 보드 센서 측정 신호는, 상기 함정의 운항 중 상기 온 보드 센서에서 측정되는 자기장 신호인, 함정의 소자 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 정상 소자 상태인지를 확인하는 단계는,
    상기 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호의 차이가 기 설정된 허용 범위 이내이면 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태인 것으로 판단하고, 상기 차이가 상기 허용 범위를 벗어나면 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 것으로 판단하는, 함정의 소자 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 보상 전류는,
    상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태일 때 상시적으로 산출하는, 함정의 소자 처리 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는,
    상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우, 상기 함정의 소자 코일에 임의의 기자력을 인가한다고 가정했을 때 상기 온 보드 센서에서 측정될 것으로 예측되는 온 보드 센서 가정 신호 값을 산출하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 온 보드 센서 가정 신호 값은,
    기 설정된 기준 기자력을 상기 소자 코일에 인가하였을 때 상기 온 보드 센서에서 측정되는 자기장 신호인 코일효과 센서신호 및 상기 기준 기자력과 임의의 기자력 간의 비율에 기초하여 산출되는, 함정의 소자 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는,
    기 설정된 기자력 구속 조건이 없는 상태에서, 상기 온 보드 센서 신호 변화와 상기 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력인 진단 기자력을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 진단 기자력과 상기 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 상기 기자력 구속 조건을 만족하는 경우, 상기 산출된 진단 기자력에 따른 전류를 제2 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 함정의 소자 처리 방법은,
    상기 산출된 진단 기자력과 상기 제1 보상 전류에 의한 기자력의 합이 상기 기자력 구속 조건을 만족하지 않는 경우, 기 설정된 기자력 구속 조건이 있는 상태에서, 상기 온 보드 센서 신호 변화와 상기 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 기자력에 따른 전류를 제2 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 보상 전류를 산출하는 단계는,
    기 설정된 기자력 구속 조건이 있는 상태에서, 상기 온 보드 센서 기준 신호와 상기 온 보드 센서 가정 신호 값의 차이가 최소화되도록 하는 임의의 기자력을 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 기자력에 따른 전류를 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태로 복원하도록 하기 위한 제2 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 함정의 소자 처리 방법은,
    온 보드 센서 기준 신호 및 온 보드 센서 측정 신호를 각각 획득하는 단계; 및
    상기 온 보드 센서 기준 신호와 온 보드 센서 측정 신호에 기초하여 상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 온 보드 센서 기준 신호는, 상기 함정 운항 전 소자 처리 후 상기 함정의 정상 소자 상태 시 상기 함정에 설치된 온 보드 센서에서 측정된 자기장 신호이고,
    상기 온 보드 센서 측정 신호는, 상기 함정의 운항 중 상기 온 보드 센서에서 측정되는 자기장 신호인, 함정의 소자 처리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는,
    상기 온 보드 센서 기준 신호 및 상기 온 보드 센서 측정 신호를 각각 직류 성분 및 교류 성분으로 구분하는 단계; 및
    상기 온 보드 센서 기준 신호의 직류 성분 및 교류 성분과 상기 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분 및 교류 성분을 각각 비교하여 상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는,
    상기 온 보드 센서 측정 신호의 직류 성분과 상기 온 보드 센서 기준 신호의 직류 성분 간의 차이가 기 설정된 제1 허용 범위 이내인지 여부를 확인하는 단계;
    상기 직류 성분의 차이가 상기 제1 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 직류 성분의 차이가 기 설정된 제2 허용 범위 이내인지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 직류 성분의 차이가 상기 제2 허용 범위 이내인 경우, 상기 함정의 소자 상태를 영구 자기장을 보상해야 하는 제1 불완전 소자 상태인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는,
    상기 직류 성분의 차이가 상기 제2 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 함정의 소자 상태를 유도 자기장을 보상해야 하는 제2 불완전 소자 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 함정의 소자 상태를 판단하는 단계는,
    상기 직류 성분의 차이가 기 설정된 제1 허용 범위 이내인 경우, 상기 온 보드 센서 측정 신호의 교류 성분과 상기 온 보드 센서 기준 신호의 교류 성분 간의 차이가 기 설정된 제3 허용 범위 이내인지를 확인하는 단계; 및
    상기 교류 성분의 차이가 기 설정된 제3 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 함정의 소자 상태를 와전류 자기장을 보상해야 하는 제3 불완전 소자 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보상 전류는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태일 때 상시적으로 산출하고,
    상기 이벤트는, 상기 함정의 소자 상태가 정상 소자 상태가 아닌 경우에 발생하며,
    상기 함정의 소자 처리 방법은,
    상기 제1 보상 전류와 상기 제2 보상 전류를 합하여 혼합형 보상 전류를 산출하는 단계; 및
    상기 혼합형 보상 전류를 상기 소자 코일에 인가하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 함정의 소자 처리 방법은,
    상기 자기 처리소에서 소자 처리를 하기 이전에 특정 수심에 분포하는 자기장을 측정하는 단계;
    상기 자기 처리소에서 소자 처리를 한 후 상기 함정의 운항 중 특정 수심에 분포하는 자기장을 측정하는 단계; 및
    상기 소자 처리 이전의 특정 수심에 분포하는 자기장과 상기 소자 처리 이후의 특정 수심에 분포하는 자기장 간의 비율에 기초하여 상기 함정의 운항 시간에 따른 소자 성능(degaussing performance)을 평가하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 함정의 소자 처리 방법은,
    상기 자기 처리소에서 소자 처리를 수행한 시점부터 기 설정된 기준 시간까지 상기 함정의 소자 성능을 측정하는 단계; 및
    상기 소자 처리를 수행한 시점부터 상기 기준 시간까지 측정된 상기 함정의 소자 성능에 대한 데이터를 기반으로 상기 기준 시간 이후 미래의 특정 시간까지 상기 함정의 소자 성능을 예측하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 함정의 소자 처리 방법은,
    상기 미래의 특정 시간까지 예측된 상기 함정의 소자 성능에 기초하여 상기 기준 시간으로부터 상기 함정의 소자 성능의 잔여 수명 및 자기 처리 시기 중 하나 이상을 예측하는 단계를 더 포함하는, 함정의 소자 처리 방법.
  23. 자기 처리소에서 함정의 운항 전 소자 처리와 관련된 제어를 수행하는 제1 소자 제어 장치 및 함정의 운항 중 소자 처리와 관련된 제어를 수행하는 제2 소자 제어 장치를 포함하는 함정의 소자 처리 장치로서,
    상기 제1 소자 제어 장치는,
    자기 처리소에서 기 설정된 수심에 설치된 오프보드 센서를 통해 함정의 수중 자기장을 측정하고, 상기 측정된 수중 자기장을 상쇄시키기 위한 소자 전류를 산출하며, 산출한 소자 전류를 상기 함정에 설치된 소자 코일에 인가하여 함정 운항 전 소자 처리를 수행하고,
    상기 제2 소자 제어 장치는,
    상기 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하고, 상기 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 상기 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출하는, 함정의 소자 처리 장치.
  24. 함정에 설치되는 소자 코일;
    상기 함정에 설치되어 자기장을 측정하는 온 보드 센서;
    자기 처리소의 기 설정된 수심에 설치되어 자기장을 측정하는 오프보드 센서;
    상기 자기 처리소에서 상기 오프보드 센서를 통해 함정의 수중 자기장을 측정하고, 상기 측정된 수중 자기장을 상쇄시키기 위한 소자 전류를 산출하며, 산출한 소자 전류를 상기 소자 코일에 인가하여 함정 운항 전 소자 처리를 수행하는 제1 소자 제어 장치; 및
    상기 함정의 함정 운항 관련 정보에 기초하여 상기 함정의 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제1 보상 전류를 산출하고, 상기 함정의 운항 중 기 설정된 이벤트 발생에 따라 상기 운항 중 발생하는 자기장을 보상하기 위한 제2 보상 전류를 산출하여 함정 운항 중 소자 처리를 수행하는 제2 소자 제어 장치를 포함하는, 함정의 소자 처리 시스템.
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