KR20200021433A - Method and Apparatus for Interlocking Control Based on Sensor Fusion for Operation of Underwater Platform - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an apparatus for controlling interlocking based on sensor fusion for the operation of an underwater platform and an operating method thereof. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for controlling interlocking based on sensor fusion comprises: a first information collection unit collecting at least one first information on first location information of a water platform; a second information collection unit collecting at least one second information on second location information of an underwater platform; a coordinate processing unit performing coordinate transformation for fusion of the first location information and the second location information; a location correction unit correcting the second location information based on the coordinate transformation; and an interlocking control unit controlling the operation of the underwater platform based on the first location information and the corrected second location information.

Description

수중 플랫폼의 운용을 위한 센서 융합 기반의 연동 제어장치 및 그 동작 방법{Method and Apparatus for Interlocking Control Based on Sensor Fusion for Operation of Underwater Platform}Interlocking control device based on sensor fusion for operation of underwater platform and method of operation {Method and Apparatus for Interlocking Control Based on Sensor Fusion for Operation of Underwater Platform}

본 발명은 수상 플랫폼과 연동하여 동작하는 수중 플랫폼의 운용을 위한 센서 융합 기반의 연동 제어장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor fusion-based interlocking control device for operating the underwater platform operating in conjunction with the water platform and its operation method.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiments of the present invention and do not constitute a prior art.

수상 또는 수중 환경에서 군사, 환경보호, 탐사 등과 같이 다양한 목적으로 해양 탐사나 특정 임무를 수행하기 위하여 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼이 운용되고 있다. In both aquatic and underwater environments, aquatic and aquatic platforms are operated to perform marine exploration or specific missions for various purposes, such as military, environmental protection and exploration.

무인으로 운용되는 종래의 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼의 경우, 수상 플랫폼과 수중 플랫폼 각각에 장착된 센서들을 통해 센싱된 각종 센서정보들을 수상 플랫폼과 수중 플랫폼 각각의 수집장치에서 수집하고, 수집된 데이터를 원격 통제기 또는 통제소로 전달하고, 원격 통제기 또는 통제소는 수집된 데이터를 분석한 후 분석결과를 다시 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼 각각으로 송신하여 운용되도록 한다. In the case of the conventional unmanned water platform and the underwater platform, various sensor information sensed through sensors mounted on each of the water platform and the underwater platform are collected by the collecting device of each of the water platform and the underwater platform, and the collected data is remotely collected. The remote controller or control station analyzes the collected data and sends the analysis results back to the water platform and the underwater platform for operation.

이러한, 종래의 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼의 경우, 운용을 위한 동작 순서가 복잡하고, 이에 따라 응답성이 매우 느려지게 되는 문제가 있다.In the case of the conventional water platform and the underwater platform, there is a problem that the operation sequence for the operation is complicated, and therefore the response is very slow.

본 발명은 수상 플랫폼의 절대 위치정보 및 수중 플랫폼의 상대 위치정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행하고, 좌표 변환을 기반으로 수중 플랫폼의 위치정보를 보정하여 수중 플랫폼의 운용을 제어하는 수중 플랫폼의 운용을 위한 센서 융합 기반의 연동 제어장치 및 그 동작 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.The present invention performs the coordinate transformation for the convergence of the absolute position information of the water platform and the relative position information of the underwater platform, the operation of the underwater platform to control the operation of the underwater platform by correcting the position information of the underwater platform based on the coordinate transformation The main purpose is to provide a sensor fusion-based interlocking control apparatus and its operation method for.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 센서 융합 기반의 연동 제어장치는 수상 플랫폼의 제1 위치정보에 대한 적어도 하나의 제1 정보를 수집하는 제1 정보 수집부; 수중 플랫폼의 제2 위치정보에 대한 적어도 하나의 제2 정보를 수집하는 제2 정보 수집부; 상기 제1 위치정보 및 제2 위치 정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행하는 좌표 처리부; 상기 좌표 변환을 기반으로 상기 제2 위치정보를 보정하는 위치 보정부; 및 상기 제1 위치정보 및 보정된 상기 제2 위치정보를 기반으로 상기 수중 플랫폼의 운용을 제어하는 연동 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a sensor fusion-based interlocking control device for achieving the above object comprises a first information collecting unit for collecting at least one first information on the first position information of the water platform; A second information collecting unit collecting at least one second information on second position information of the underwater platform; A coordinate processor configured to perform coordinate transformation for fusion of the first position information and the second position information; A position correcting unit correcting the second position information based on the coordinate transformation; And an interlocking control unit controlling the operation of the underwater platform based on the first position information and the corrected second position information.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 센서 융합 기반의 연동 제어 방법은 수상 플랫폼의 제1 위치정보에 대한 적어도 하나의 제1 정보를 수집하는 제1 정보 수집 단계; 수중 플랫폼의 제2 위치정보에 대한 적어도 하나의 제2 정보를 수집하는 제2 정보 수집 단계; 상기 제1 위치정보 및 제2 위치 정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행하는 좌표 처리 단계; 상기 좌표 변환을 기반으로 상기 제2 위치정보를 보정하는 위치 보정 단계; 및 상기 제1 위치정보 및 보정된 상기 제2 위치정보를 기반으로 상기 수중 플랫폼의 운용을 제어하는 연동 제어 단계를 포함할 수 있다.In addition, according to another aspect of the present invention, a sensor fusion-based interlocking control method for achieving the above object comprises a first information collecting step of collecting at least one first information on the first location information of the water platform; A second information collecting step of collecting at least one second information on the second location information of the underwater platform; A coordinate processing step of performing coordinate transformation for fusion of the first position information and the second position information; A position correction step of correcting the second position information based on the coordinate transformation; And an interlocking control step of controlling the operation of the underwater platform based on the first position information and the corrected second position information.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼을 운용하기 위한 동작 순서를 최소화하고, 빠른 응답성을 가지는 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention has the effect of minimizing the operation sequence for operating the aquatic platform and the underwater platform, and can implement a system having a fast response.

또한, 본 발명은 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼에 대한 정확한 위치 보정이 가능하며, 이에 따라 수상 플랫폼 및 수중 플랫폼의 운용 효율성을 증대시킬 수 있다.In addition, the present invention enables accurate position correction for the water platform and the underwater platform, thereby increasing the operational efficiency of the water platform and the underwater platform.

또한, 본 발명은 최소한의 동작 순서 및 빠른 응답성을 통해 운용자가 빠르게 분석된 데이터를 활용하여 발생하는 상황에 대해 대응 가능한 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect capable of coping with a situation that occurs by using the data analyzed quickly by the operator through a minimum operation sequence and quick response.

또한, 본 발명은 해저면 접촉물 탐지하기 위한 센서들을 운용 가능하고, 센서 데이터 자료의 융합 처리 및 분석 수행 기능 구현할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention can operate the sensors for detecting the bottom contact, there is an effect that can implement the fusion processing and analysis performance of the sensor data data.

또한, 본 발명은 고해상도 해저면 탐지 및 해저면 형상 정보 획득할 수 있고, 음향 센서 2D 도시를 위한 데이터 자료 구조화하고, 전자해도 누적 도시할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of being able to obtain high resolution bottom surface detection and bottom shape information, structure data data for 2D acoustic sensor, and accumulate the electronic diagram.

또한, 본 발명은 센서 데이터 맵핑을 통한 3D 전자해도를 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of providing a 3D electronic chart through the sensor data mapping.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 융합 기반의 연동 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중플랫폼 및 수상플랫폼과 연동하는 연동 제어장치의 동작을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 플랫폼의 운용을 위한 연동 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연동 제어장치에서 특징점 기반의 위치 보정 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연동 제어장치를 기반으로 수중 플랫폼의 운용을 시험하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 플랫폼의 운용을 위한 연동 제어 시스템을 나타낸 예시도이다. 1 is a block diagram showing a sensor fusion-based interlocking control apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram illustrating the operation of the interlocking control device interlocking with the underwater platform and the water platform according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a linkage control method for operating an underwater platform according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a feature point based position correction operation in an interlocking control device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the operation of testing the operation of the underwater platform based on the interlocking control device according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing an interlock control system for the operation of the underwater platform according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 수중 플랫폼의 운용을 위한 센서 융합 기반의 연동 제어장치 및 그 동작 방법에 대해 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto, but may be variously modified and modified by those skilled in the art. Hereinafter, a sensor fusion-based interlocking control device and an operation method thereof for operating an underwater platform proposed by the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 센서 융합 기반의 연동 제어장치는 군용 수상 플랫폼 및 군용 수중 플랫폼과 연동하여 동작할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 해상/해저 탐사장비, 무인 수상정 플랫폼, 무인 잠수정 플랫폼, 무인기 전반 운용, 연안 해상/해저 감시 정찰용, 다중센서 제어 등의 다양한 적용 분야에 적용될 수 있다. Sensor fusion-based interlocking control device according to the present invention can operate in conjunction with the military water platform and the military underwater platform, but is not necessarily limited to this, marine / subsea exploration equipment, unmanned watercraft platform, unmanned submersible platform, drone overall It can be applied to various applications such as operation, coastal sea / sea surveillance reconnaissance, and multi-sensor control.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 융합 기반의 연동 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a sensor fusion-based interlocking control apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 센서 융합 기반의 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼 정보 수집부(100), 수중 플랫폼 정보 수집부(200), 좌표 처리부(300), 위치 보정부(400) 및 연동 제어부(500)를 포함한다. 도 1의 연동 제어장치(10)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 연동 제어장치(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. The sensor fusion-based interlocking control apparatus 10 according to the present embodiment includes the water platform information collecting unit 100, the underwater platform information collecting unit 200, the coordinate processing unit 300, the position correcting unit 400, and the interlocking control unit ( 500). The interlocking control device 10 of FIG. 1 is according to an embodiment, and not all blocks shown in FIG. 1 are essential components, and in some embodiments, some blocks included in the interlocking control device 10 are added or changed. Or may be deleted.

센서 융합 기반의 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20) 및 수중 플랫폼(30) 각각에 구비된 복수의 센서를 활용 및 융합하여 수중 플랫폼(30)의 위치를 보정하고, 이를 기반으로 연동 제어 시스템에서 수상 플랫폼(20) 및 수중 플랫폼(30)에 대한 연동 제어를 수행하는 동작을 수행한다. 여기서, 수상 플랫폼(20)은 무인 수상정(USV: Unmanned Surface Vehicle)일 수 있으며, 수중 플랫폼(30)은 무인 잠수정(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 따른 연동 제어장치(10)와 연동하는 수중 플랫폼(30)은 수상 플랫폼(20)과 예인 케이블을 통해 연결된 예인형 무인 잠수정일 수 있다. 여기서, 예인 케이블은 수상 플랫폼(20)과 수중 플랫폼(30) 간을 연결할 수 있으며, 전원 공급용 또는 통신용 케이블 등을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.The sensor fusion-based interlocking control device 10 corrects the position of the underwater platform 30 by utilizing and fusing a plurality of sensors provided in each of the aquatic platform 20 and the underwater platform 30, and based on the interlocking control The system performs an operation of performing interlocking control for the water platform 20 and the underwater platform 30. Here, the water platform 20 may be an unmanned surface vehicle (USV), and the underwater platform 30 may be an autonomous underwater vehicle (AUV), but is not limited thereto. In addition, the underwater platform 30 to interlock with the interlock control device 10 according to the present embodiment may be a towing type unmanned submersible connected to the water platform 20 and the towing cable. Here, the towing cable may be connected between the water platform 20 and the underwater platform 30, and may be implemented in a form including a power supply or a communication cable.

연동 제어장치(10)는 DPGS(Differential GPS), USBL(Underwater Positioning System), 수중 플랫폼(30)의 항법 센서 등으로부터 정보를 수집하고, 수집된 정보를 분석한 정보를 기반으로 수중 플랫폼(30)의 절대 위치를 추정할 수 있다. The interlocking controller 10 collects information from a DPGS (Differential GPS), an Underwater Positioning System (USBL), a navigation sensor of the underwater platform 30, and the like, based on the analyzed information, the underwater platform 30. We can estimate the absolute position of.

또한, 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)에 구비된 각종 센서 및 장비를 통해 수상 플랫폼(20)의 상태정보, 장애물 정보 등을 획득하고, 획득된 상태정보, 장애물 정보 등을 분석하여 수상 플랫폼(20)의 속도 및 방향을 결정할 수 있다. In addition, the interlock control device 10 obtains state information, obstacle information, etc. of the water platform 20 through various sensors and equipment provided in the water platform 20, and analyzes the obtained state information, obstacle information, etc. The speed and direction of the aquatic platform 20 can be determined.

또한, 연동 제어장치(10)는 수중 플랫폼(30)으로부터 항법 센서 정보 및 예인력에 관련한 정보 등을 획득하고, 획득된 항법 센서 정보 및 예인력에 관련한 정보 등을 분석하여 전역 위치 정보 및 운항 경로를 제어할 수 있다. In addition, the linkage control device 10 obtains navigation sensor information and towing information from the underwater platform 30, analyzes the obtained navigation sensor information and towing information, and the like to determine the global location information and the navigation route. Can be controlled.

연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20) 및 수중 플랫폼(30)의 모든 센싱 데이터를 수집하고, 수집된 센싱 데이터의 통합 분석을 통해 연동 제어신호를 생성하여 수상 플랫폼(20)에 장착된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력 등을 제어하여 효율적인 수중 플랫폼(30)의 운용이 가능하도록 한다. The interlocking control device 10 collects all sensing data of the aquatic platform 20 and the underwater platform 30, and generates an interlocking control signal through the integrated analysis of the collected sensing data to generate the truth mounted on the aquatic platform 20. By controlling the driving of the recovery device or the tension of the towing cable and the like to enable the efficient operation of the underwater platform 30.

이하, 연동 제어장치(10)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, each component included in the interlocking control device 10 will be described.

수상 플랫폼 정보 수집부(100)는 수상 플랫폼(20)의 제1 위치정보에 대한 적어도 하나의 제1 정보를 수집한다. The award platform information collecting unit 100 collects at least one first information on the first location information of the award platform 20.

수상 플랫폼 정보 수집부(100)는 수상 플랫폼(20)으로부터 자세정보, 음속 프로파일, 제1 위치정보 등을 포함하는 제1 정보를 수집한다. 여기서, 제1 위치정보는 DPGS(Differential GPS)를 이용한 해상 환경에서의 절대 위치에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 절대 위치는 원점과 좌표계 등의 표준 측정 단위를 기준으로 한 지리적인 공간에서의 위치 또는 삼각점(또는 기준점)과 같이 알려진 기준점을 기준으로 해 주어진 지형 공간 내의 위치를 말한다.The award platform information collecting unit 100 collects first information including attitude information, sound velocity profile, first location information, and the like from the award platform 20. Here, the first location information includes information on the absolute location in the marine environment using a differential GPS (DPGS). Here, an absolute position refers to a position in a geographical space based on a standard unit of measurement such as an origin and a coordinate system or a position within a given geospatial space based on a known reference point such as a triangular point (or a reference point).

수중 플랫폼 정보 수집부(200)는 수중 플랫폼(30)의 제2 위치정보에 대한 적어도 하나의 제2 정보를 수집한다. The underwater platform information collecting unit 200 collects at least one second information on the second position information of the underwater platform 30.

수중 플랫폼 정보 수집부(200)는 수중 플랫폼(30)으로부터 자세정보, 선속, 고도, 제2 위치정보 등을 포함하는 제2 정보를 수집한다. 여기서, 제2 위치정보는 USBL(Underwater Positioning System)을 통해 수상 플랫폼(20)의 위치를 기준으로 추정된 수중 플랫폼(30)의 상대 위치에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 상대 위치는 수상 플랫폼(20)을 기분으로 기록된 임의 지점의 위치를 말한다. 또한, USBL는 수상 플랫폼(20)에 설치된 음향 송신기(미도시)를 이용하여 수중 플랫폼(30)과의 거리, 수평각도, 수직각도 등을 측정하여 수중 플랫폼(30)의 위치를 확인하는 방법이다. The underwater platform information collecting unit 200 collects second information including attitude information, ship speed, altitude, second location information, etc. from the underwater platform 30. Here, the second position information includes information on the relative position of the underwater platform 30 estimated based on the position of the water platform 20 through the Underwater Positioning System (USBL). Here, the relative position refers to the position of any point recorded with the water platform 20 as a mood. In addition, the USBL is a method of determining the position of the underwater platform 30 by measuring a distance, a horizontal angle, a vertical angle, etc. with the underwater platform 30 using an acoustic transmitter (not shown) installed in the water platform 20. .

좌표 처리부(300)는 수상 플랫폼(20)에 대한 제1 위치정보 및 수중 플랫폼(30)에 대한 제2 위치 정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행한다. 구체적으로, 좌표 처리부(300)는 제1 위치정보에 제2 위치정보를 융합하기 위한 시간 동기화를 수행하고, 시간 동기화가 완료된 후 제1 위치정보 및 제2 위치정보의 좌표계 통일을 통해 좌표 변환을 수행한다. The coordinate processor 300 performs coordinate transformation for fusion of the first positional information on the aquatic platform 20 and the second positional information on the underwater platform 30. Specifically, the coordinate processing unit 300 performs time synchronization for fusing the second position information to the first position information, and after the time synchronization is completed, coordinate transformation through coordinate system unification of the first position information and the second position information. To perform.

좌표 처리부(300)는 절대 위치를 포함하고 있는 제1 위치정보에 상대 위치를 포함하는 제2 위치 정보를 융합하기 위한 좌표계 통일을 수행할 수 있다. 예를 들어, 좌표 처리부(300)는 위경도 좌표의 절대 위치에 대한 정보를 UTM 좌표계(Universal Transverse Mercator Coordinate System)로 변환하여 좌표계를 통일 시킬 수 있다. The coordinate processing unit 300 may perform coordinate system unification for fusing the second position information including the relative position to the first position information including the absolute position. For example, the coordinate processing unit 300 may unify the coordinate system by converting information about the absolute position of the latitude and longitude coordinates into a Universal Transverse Mercator Coordinate System.

본 실시예에 따른 좌표 처리부(300)는 위치 확인부(310) 및 좌표 변환부(320)을 포함한다. The coordinate processor 300 according to the present exemplary embodiment includes a location checker 310 and a coordinate converter 320.

위치 확인부(310)는 수상 플랫폼(20)에 대한 제1 위치정보를 확인한다. 위치 확인부(310)는 DGPS(Differential GPS)를 이용하여 확인된 상기 수상 플랫폼의 절대 위치를 확인할 수 있다. 여기서, DGPS는 GPS의 오차를 줄이기 위한 항법시스템으로서 기 설정된 기준점에서 정확한 위치 값과 GPS에서 측정한 위치값을 비교하여 GPS에서 발생한 오차값을　　보정하여 위치를 산출하는 방식을 의미한다. The location checker 310 confirms the first location information on the water platform 20. The positioning unit 310 may check the absolute position of the water platform identified using differential GPS (DGPS). Here, the DGPS is a navigation system for reducing the error of the GPS means a method of calculating the position by comparing the correct position value and the position value measured by the GPS at a preset reference point to correction of the error value generated by the GPS.

또한, 위치 확인부(310)는 수상 플랫폼 정보 수집부(100)에서 수집된 제1 정보를 기반으로 제1 위치정보를 갱신할 수 있다. In addition, the location checking unit 310 may update the first location information based on the first information collected by the water platform information collecting unit 100.

위치 확인부(310)는 수중 플랫폼(30)에 대한 제2 위치정보를 확인한다. 위치 확인부(310)는 수상 플랫폼(20) 및 수중 플랫폼(30) 간의 예인 케이블 및 예인 케이블의 장력을 이용하여 수상 플랫폼(20)과의 거리를 추정하고, 수중 플랫폼(30)의 관성 센서를 통해 측정된 자세에 대한 가속도 정보를 적분한 값을 기반으로 제2 위치정보를 계산할 수 있다. 한편, 위치 확인부(310)는 수중 플랫폼 정보 수집부(200)로부터 수집된 제2 위치정보를 확인한 경우, 수상 플랫폼(20) 및 수중 플랫폼(30) 간의 예인 케이블 및 예인 케이블의 장력을 이용하여 수상 플랫폼(20)과의 거리를 추정하고, 수중 플랫폼(30)의 관성 센서를 통해 측정된 자세에 대한 가속도 정보를 적분한 값을 기반으로 제2 위치정보에 대한 상대적 위치를 갱신할 수 있다. The location checker 310 checks the second location information of the underwater platform 30. The positioning unit 310 estimates a distance from the water platform 20 by using the tension of the towing cable and the towing cable between the water platform 20 and the underwater platform 30, and measures an inertial sensor of the underwater platform 30. The second position information may be calculated based on the integral value of the acceleration information on the measured posture. On the other hand, when the positioning unit 310 confirms the second position information collected from the underwater platform information collection unit 200, by using the tension of the towing cable and the towing cable between the water platform 20 and the underwater platform 30 The distance from the aquatic platform 20 can be estimated, and the relative position with respect to the second positional information can be updated based on the integral value of the acceleration information on the attitude measured through the inertial sensor of the underwater platform 30.

좌표 변환부(320)는 제1 위치정보에 제2 위치정보를 융합하기 위한 시간 동기화를 수행하고, 시간 동기화가 완료된 후 제1 위치정보 및 제2 위치정보의 좌표계 통일을 통해 좌표 변환을 수행한다.The coordinate transformation unit 320 performs time synchronization for fusing the second position information to the first position information, and performs coordinate transformation through the coordinate system unification of the first position information and the second position information after time synchronization is completed. .

좌표 변환부(320)는 절대 위치를 포함하고 있는 제1 위치정보에 상대 위치를 포함하는 제2 위치 정보를 융합하기 위한 좌표계 통일을 수행할 수 있다. 예를 들어, 좌표 변환부(320)는 위경도 좌표의 절대 위치에 대한 정보를 UTM 좌표계로 변환하여 좌표계를 통일 시킬 수 있다. The coordinate transformation unit 320 may perform coordinate system unification for fusing the second position information including the relative position to the first position information including the absolute position. For example, the coordinate transformation unit 320 may convert the information about the absolute position of the latitude and longitude coordinates into a UTM coordinate system to unify the coordinate system.

좌표 변환부(320)는 소나 센서(Sonar Sensor) 기반의 표면 모델, 수상 플랫폼(20)의 오일러 각도(Euler Angle), 수상 플랫폼(20)의 전역 좌표(Global Coordinates)를 이용하여 좌표 변환을 수행한다. 좌표 변환부(320)의 전역 좌표계의 변환은 [수학식 1]에 의해 계산될 수 있다.The coordinate transformation unit 320 performs coordinate transformation using a sonar sensor-based surface model, an Euler angle of the water platform 20, and global coordinates of the water platform 20. do. The transformation of the global coordinate system of the coordinate transformation unit 320 may be calculated by Equation 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

(Surf(xs, ys, zs): 소나 센서(Sonar Sensor) 기반의 표면 모델, (x, y, z): 수상 플랫폼의 전역 좌표(Global Coordinates), (θx, θy, θz): 수상 플랫폼의 오일러 각도)(Surf (x s , y s , z s ): Surface model based on Sonar Sensor, (x, y, z): Global Coordinates of the water platform, (θ x , θ y , θ z ): Euler angle of the floating platform)

본 실시예에 따른 위치 보정부(400)는 센서 데이터 보정부(410) 및 특징점 기반 보정부(420)를 포함한다. The position corrector 400 according to the present exemplary embodiment includes a sensor data corrector 410 and a feature point based corrector 420.

위치 보정부(400)는 변환된 좌표를 기반으로 센싱 데이터 기반의 위치정보를 보정하거나, 음향 데이터에 대한 특징점을 기반으로 위치정보를 보정할 수 있다. The position corrector 400 may correct position information based on the sensed data based on the converted coordinates, or correct position information based on feature points of the acoustic data.

센서 데이터 보정부(410)는 변환된 좌표를 기반으로 제2 위치정보를 보정한다. The sensor data corrector 410 corrects the second position information based on the converted coordinates.

센서 데이터 보정부(410)는 좌표 변환 결과를 통해 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치를 계산할 수 있으며, 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치를 기반으로 제2 위치정보를 보정한다.The sensor data correction unit 410 may calculate an absolute position of the underwater platform 30 through the coordinate transformation result, and correct the second position information based on the absolute position of the underwater platform 30.

센서 데이터 보정부(410)는 빠른 물살 또는 외부 환경 요인으로 인해 제2 위치정보가 복수 개 산출되는 경우, 복수 개의 제2 위치정보의 평균값 또는 중간값에 대한 절대 위치를 계산하고, 계산된 수중 플랫폼(30)의 절대 위치를 기반으로 제2 위치정보를 보정할 수 있다. The sensor data correction unit 410 calculates the absolute position of the average value or the median value of the plurality of second location information when the plurality of second location information is calculated due to rapid water current or external environmental factors. The second position information may be corrected based on the absolute position of 30.

특징점 기반 보정부(420)는 수상 플랫폼(20)에 대한 음향 데이터의 위치를 보정하고, 제1 위치정보 및 보정된 제2 위치정보를 합성한 전자해도를 생성할 수 있다. The feature point based correction unit 420 may correct the position of the acoustic data with respect to the water platform 20, and generate an electronic chart combining the first position information and the corrected second position information.

특징점 기반 보정부(420)는 수상 플랫폼(20)로부터 수집된 음속 프로파일 정보를 기반으로 후방 산란(Backscatter) 이미지를 생성하고, 후방 산란 이미지 내에서 특징점을 이용하여 음향 데이터의 위치를 보정한다. The feature point based corrector 420 generates a backscatter image based on the sound velocity profile information collected from the water platform 20, and corrects the position of the acoustic data using the feature points in the backscattered image.

특징점 기반 보정부(420)는 사용자의 요청 또는 기 설정된 지도 표시 모드에 따라 2차원 또는 3차원의 전자해도를 생성하며, 전자해도 상에 보정된 제2 위치정보를 합성하여 출력 또는 제공할 수 있다. The feature point-based correction unit 420 may generate a two-dimensional or three-dimensional electronic chart according to a user's request or a preset map display mode, and may synthesize or output second position information corrected on the electronic chart. .

연동 제어부(500)는 보정된 제2 위치정보를 기반으로 연동 제어장치(10)와 연동하는 복수의 장치에 대한 연동 제어를 수행한다. The interlocking control unit 500 performs interlocking control for a plurality of devices that interlock with the interlocking control device 10 based on the corrected second position information.

연동 제어부(500)는 수상 플랫폼(20)의 운항 제어, 수중 플랫폼(30)의 운항 경로 등에 대한 운용 제어를 수행할 수 있다. 또한, 연동 제어부(500)는 수상 플랫폼(20)에 구비된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력 등을 제어할 수 있다.The interlocking control unit 500 may perform operation control of the operation control of the water platform 20, the operation route of the underwater platform 30, and the like. In addition, the linkage control unit 500 may control the driving of the dust collecting device provided on the water platform 20 or the tension of the towing cable.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중플랫폼 및 수상플랫폼과 연동하는 연동 제어장치의 동작을 설명하기 위한 블록 구성도이다.Figure 2 is a block diagram illustrating the operation of the interlocking control device interlocking with the underwater platform and the water platform according to an embodiment of the present invention.

수상 플랫폼(20)은 하방 멀티빔 센서 등을 기반으로 센싱된 데이터를 연동 제어장치(10)로 전달하고, 수상 플랫폼(20)은 자기/수온 센서, 전방 멀티빔 센서, 측면 스캔 센서 등을 기반으로 센싱된 데이터를 연동 제어장치(10)로 전달할 수 있다. The water platform 20 transmits the sensed data based on the downward multibeam sensor to the interlocking control device 10, and the water platform 20 is based on the magnetic / water temperature sensor, the front multibeam sensor, the side scan sensor, and the like. The sensed data may be transmitted to the interlocking controller 10.

또한, 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼 정보 수집부(100)를 통해 수상 플랫폼(20)에 대한 자세정보(110), 제1 위치정보(120), 음속 프로파일(130) 등을 포함하는 제1 정보를 수집할 수 있다. 여기서, 자세정보(110)는 위치 3축 정보, 자세 3축 정보 등을 포함할 수 있고, 제1 위치정보는 DPGS(Differential GPS)를 이용한 해상 환경에서의 절대 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 음속 프로파일(130)은 수중 플랫폼(30)의 수온을 측정하여 측정된 데이터를 의미한다. In addition, the interlock control device 10 includes a posture information 110, the first position information 120, the sound velocity profile 130, etc. for the water platform 20 through the water platform information collection unit 100; 1 We can collect information. Here, the attitude information 110 may include location 3 axis information, attitude 3 axis information, and the like, and the first location information may include information about an absolute position in a marine environment using differential GPS (DPGS). . In addition, the sound velocity profile 130 refers to data measured by measuring the water temperature of the underwater platform 30.

연동 제어장치(10)의 좌표 처리부(300)는 수상 플랫폼(20)에 대한 제1 위치정보 및 수중 플랫폼(30)에 대한 제2 위치 정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행한다. 구체적으로, 좌표 처리부(300)는 제1 위치정보에 제2 위치정보를 융합하기 위한 시간 동기화를 수행하고, 시간 동기화가 완료된 후 제1 위치정보 및 제2 위치정보의 좌표계 통일을 통해 좌표 변환을 수행한다. 여기서, 좌표 처리부(300)는 NTP 프로토콜을 이용하며, DGPS 정보에 포함되는 UTC 시간에 맞춰서 전체 시스템의 시간 동기화를 수행하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The coordinate processor 300 of the interlocking controller 10 performs coordinate transformation for fusion of the first positional information on the aquatic platform 20 and the second positional information on the underwater platform 30. Specifically, the coordinate processing unit 300 performs time synchronization for fusing the second position information to the first position information, and after the time synchronization is completed, coordinate transformation through coordinate system unification of the first position information and the second position information. To perform. Here, the coordinate processing unit 300 uses the NTP protocol and preferably performs time synchronization of the entire system according to the UTC time included in the DGPS information, but is not necessarily limited thereto.

좌표 처리부(300)는 수상 플랫폼(20)의 DGPS 정보를 통한 3 축 절대 위치정보 및 수상 플랫폼(20)의 내부 관성센서를 통한 3 축 자세정보 기반의 제1 위치정보를 포함한다. 전역 좌표계의 변환은 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다. The coordinate processor 300 includes three-axis absolute position information through DGPS information of the water platform 20 and first position information based on 3-axis attitude information through an internal inertial sensor of the water platform 20. The transformation of the global coordinate system may be calculated as shown in [Equation 1].

위치 보정부(400)는 센서 데이터 보정부(410) 및 특징점 기반 보정부(420)를 포함하며, 변환된 좌표를 기반으로 센싱 데이터 기반의 위치정보를 보정하거나, 음향 데이터에 대한 특징점을 기반으로 위치정보를 보정할 수 있다. The position corrector 400 includes a sensor data corrector 410 and a feature point based corrector 420, and correct the position information based on the sensing data based on the converted coordinates, or based on the feature points of the acoustic data. Position information can be corrected.

센서 데이터 보정부(410)는 변환된 좌표를 기반으로 제2 위치정보를 보정한다. 센서 데이터 보정부(410)는 좌표 변환 결과를 통해 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치를 계산할 수 있으며, 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치를 기반으로 제2 위치정보를 보정한다.The sensor data corrector 410 corrects the second position information based on the converted coordinates. The sensor data correction unit 410 may calculate an absolute position of the underwater platform 30 through the coordinate transformation result, and correct the second position information based on the absolute position of the underwater platform 30.

특징점 기반 보정부(420)는 수상 플랫폼(20)에 대한 음향 데이터의 위치를 보정하고, 제1 위치정보 및 보정된 제2 위치정보를 합성한 전자해도를 생성할 수 있다. The feature point based correction unit 420 may correct the position of the acoustic data with respect to the water platform 20, and generate an electronic chart combining the first position information and the corrected second position information.

특징점 기반 보정부(420)는 수상 플랫폼(20)로부터 수집된 음속 프로파일 정보를 기반으로 후방 산란(Backscatter) 이미지를 생성하고, 후방 산란 이미지 내에서 특징점을 이용하여 음향 데이터의 위치를 보정한다. The feature point based corrector 420 generates a backscatter image based on the sound velocity profile information collected from the water platform 20, and corrects the position of the acoustic data using the feature points in the backscattered image.

특징점 기반 보정부(420)는 사용자의 요청 또는 기 설정된 지도 표시 모드에 따라 2차원 또는 3차원의 전자해도를 생성하며, 전자해도 상에 보정된 제2 위치정보를 합성하여 출력 또는 제공할 수 있다. The feature point-based correction unit 420 may generate a two-dimensional or three-dimensional electronic chart according to a user's request or a preset map display mode, and may synthesize or output second position information corrected on the electronic chart. .

구체적으로, 특징점 기반 보정부(420)는 수상 플랫폼(20)에서 음속 프로파일 정보(130)를 획득한다. 음속 프로파일 정보(130)는 수중의 지면 정보를 획득하기 위해서 소나 센서를 사용하며, 음속 프로파일 정보(130)는 소나 센서의 센서 탐지 범위 즉, A x B(A 및 B는 자연수) 해상도 내에서 취득 가능한 픽셀 내 거리 정보를 포함한다.In detail, the feature point based correction unit 420 obtains the sound velocity profile information 130 from the water platform 20. The sound velocity profile information 130 uses sonar sensors to obtain underwater ground information, and the sound velocity profile information 130 is acquired within the sensor detection range of the sonar sensor, that is, A x B (A and B are natural numbers). Contains possible intra-pixel distance information.

특징점 기반 보정부(420)는 음속 프로파일 정보(130) 기반의 음향 데이터 내 3 차원 포인트 데이터에서 특징점을 추출하기 위해서 랜덤의 기준점을 선정한다. The feature point based correction unit 420 selects a random reference point to extract the feature point from the 3D point data in the sound data based on the sound velocity profile information 130.

특징점 기반 보정부(420)는 선정된 점들로부터 일정 영역의 임계치를 결정하고, 임계치 내에 있는 타겟 대상체의 깊이 정보를 중심으로 코너점을 판단한다. 특징점 기반 보정부(420)에서 음향 데이터의 특징점 추출은 Fast corner detection 기법을 사용할 수 있다.The feature point based corrector 420 determines a threshold of a predetermined region from the selected points, and determines a corner point based on depth information of the target object within the threshold. The feature point based correction unit 420 may extract the feature point of the acoustic data using a fast corner detection technique.

이후, 특징점 기반 보정부(420)는 음향 데이터 기반의 수중 지형 정보를 획득하고, 획득된 지면 데이터상의 특징점을 추출한다. 특징점 기반 보정부(420)는 추출된 연속적으로 갱신되는 데이터에서 기존(ref) 데이터와 현재 갱신되는 데이터 간의 연관성을 검색한다.Thereafter, the feature point-based correction unit 420 obtains underwater terrain information based on sound data, and extracts feature points on the acquired ground data. The feature point based correction unit 420 searches for an association between the existing (ref) data and the currently updated data in the extracted continuously updated data.

이후, 특징점 기반 보정부(420)는 두 데이터 간의 연관성을 이용하여 유클리드 거리 계산법을 이용한 점대점(Point to Point) 기법의 매칭을 진행한다.Thereafter, the feature point-based correction unit 420 performs matching of the point-to-point method using the Euclidean distance calculation method using the correlation between the two data.

이후, 특징점 기반 보정부(420)는 두 개의 데이터 간의 쌍이 만들어지면 모든 포인트에 가중치를 부여하고, 가중치를 기반으로 갖고 있는 데이터 중에서 극단값을 갖는 데이터(Outlier)를 제거한다. Thereafter, the feature point-based correction unit 420 weights all points when a pair is formed between the two data, and removes the data having the extreme value from the data having the weight.

특징점 기반 보정부(420)는 사용자의 요청 또는 기 설정된 지도 표시 모드에 따라 2차원 또는 3차원의 전자해도를 생성할 수 있으며, 2차원 및 3차원의 전자해도는 모두 제공 가능하다. 이에, 특징점 기반 보정부(420)는 2 차원 처리 및 3 차원 처리에 대한 모든 프로세스는 전술한 과정을 동일하게 포함할 수 있으며, 각각의 프레임 별로 융합된 통합 지도를 생성할 수 있다.The feature point-based correction unit 420 may generate a two-dimensional or three-dimensional electronic chart according to a user's request or a preset map display mode, and both two-dimensional and three-dimensional electronic charts may be provided. Accordingly, the feature point based correction unit 420 may include all of the above-described processes for the two-dimensional processing and the three-dimensional processing, and may generate an integrated map fused for each frame.

연동 제어부(500)는 보정된 제2 위치정보를 기반으로 연동 제어장치(10)와 연동하는 복수의 장치에 대한 연동 제어를 수행한다. The interlocking control unit 500 performs interlocking control for a plurality of devices that interlock with the interlocking control device 10 based on the corrected second position information.

연동 제어부(500)는 수상 플랫폼(20)의 운항 제어, 수중 플랫폼(30)의 운항 경로 등에 대한 운용 제어를 수행할 수 있다. 또한, 연동 제어부(500)는 수상 플랫폼(20)에 구비된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력 등을 제어할 수 있다.The interlocking control unit 500 may perform operation control of the operation control of the water platform 20, the operation route of the underwater platform 30, and the like. In addition, the linkage control unit 500 may control the driving of the dust collecting device provided on the water platform 20 or the tension of the towing cable.

연동 제어부(500)는 기 설정된 수중 플랫폼(30)의 운항 경로에서 제2 위치 정보가 기 설정된 임계치 이상으로 벗어난 것으로 판단되는 경우, 수상 플랫폼 정보 수집부(100) 및 수중 플랫폼 정보 수집부(200)를 통해 실시간으로 수집된 정보를 기반으로 제2 위치정보를 보정하여 운항 경로를 벗어난 것이 맞는지 재확인하고, 재확인 결과 운항 경로를 벗어난 경우 실시간으로 수상 플랫폼(20)에 구비된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력 등을 제어하여 수중 플랫폼(30)의 위치를 조정할 수 있다.When the linkage control unit 500 determines that the second position information is out of the preset threshold or more in the flight path of the preset underwater platform 30, the aquatic platform information collecting unit 100 and the underwater platform information collecting unit 200 are provided. The second position information is corrected based on information collected in real time, and the user re-checks whether it is out of the flight path, and if the result is out of the flight path, driving or towing the true recovery device provided in the water platform 20 in real time. The position of the underwater platform 30 can be adjusted by controlling the tension of the cable and the like.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 플랫폼의 운용을 위한 연동 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a linkage control method for operating an underwater platform according to an embodiment of the present invention.

연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)의 제1 위치정보에 대한 적어도 하나의 제1 정보를 수집한다(S310). 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)으로부터 자세정보, 음속 프로파일, 제1 위치정보 등을 포함하는 제1 정보를 수집한다. 여기서, 제1 위치정보는 DPGS(Differential GPS)를 이용한 해상 환경에서의 절대 위치에 대한 정보를 포함한다. The interlocking control device 10 collects at least one first information on the first location information of the water platform 20 (S310). The interlocking control device 10 collects first information including attitude information, sound velocity profile, first location information, and the like from the water platform 20. Here, the first location information includes information on the absolute location in the marine environment using a differential GPS (DPGS).

연동 제어장치(10)는 수중 플랫폼(30)의 제2 위치정보에 대한 적어도 하나의 제2 정보를 수집한다(S320). 연동 제어장치(10)는 수중 플랫폼(30)으로부터 자세정보, 선속, 고도, 제2 위치정보 등을 포함하는 제2 정보를 수집한다. 여기서, 제2 위치정보는 USBL(Underwater Positioning System)을 통해 수상 플랫폼(20)의 위치를 기준으로 추정된 수중 플랫폼(30)의 상대 위치에 대한 정보를 포함한다. The interlocking control apparatus 10 collects at least one second information on second position information of the underwater platform 30 (S320). The interlocking control device 10 collects second information including attitude information, ship speed, altitude, second location information, and the like from the underwater platform 30. Here, the second position information includes information on the relative position of the underwater platform 30 estimated based on the position of the water platform 20 through the Underwater Positioning System (USBL).

연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20) 및 수중 플랫폼(30) 간의 예인 케이블 및 예인 케이블의 장력을 이용하여 수상 플랫폼(20)과의 거리를 추정하고(S330), 수중 플랫폼(30)의 관성 센서를 통해 측정된 자세에 대한 가속도 정보를 적분한 값을 기반으로 상대 위치에 대한 제2 위치정보를 계산할 수 있다(S340). The interlocking control apparatus 10 estimates a distance from the aquatic platform 20 by using the tension of the towing cable and the towing cable between the aquatic platform 20 and the underwater platform 30 (S330), and of the underwater platform 30. The second position information on the relative position may be calculated based on the integral value of the acceleration information on the attitude measured by the inertial sensor (S340).

연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)에 수중 플랫폼(30)의 상대 위치 정보를 융합하기 위한 좌표계 통일을 수행한다(S350). 구체적으로, 연동 제어장치(10)는 절대 위치를 포함하고 있는 제1 위치정보에 상대 위치를 포함하는 제2 위치 정보를 융합하기 위한 좌표계 통일을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연동 제어장치(10)는 위경도 좌표의 절대 위치에 대한 정보를 UTM 좌표계로 변환하여 좌표계를 통일 시킬 수 있다. The interlocking control device 10 performs coordinate system unification for fusing the relative position information of the underwater platform 30 to the water platform 20 (S350). In detail, the linkage control apparatus 10 may perform coordinate system unification for fusing the second position information including the relative position to the first position information including the absolute position. For example, the interlock controller 10 may unify the coordinate system by converting information about the absolute position of the latitude and longitude coordinates into a UTM coordinate system.

연동 제어장치(10)는 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치정보를 계산하여 위치를 보정한다(S360). 연동 제어장치(10)는 좌표 변환 결과를 통해 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치를 계산할 수 있으며, 수중 플랫폼(30)에 대한 절대 위치를 기반으로 제2 위치정보를 보정할 수 있다.The interlocking control device 10 corrects the position by calculating absolute position information on the underwater platform 30 (S360). The interlocking controller 10 may calculate the absolute position of the underwater platform 30 through the coordinate transformation result, and may correct the second position information based on the absolute position of the underwater platform 30.

연동 제어장치(10)는 보정된 위치를 기반으로 수중 플랫폼(30)의 운용을 위한 연동 제어를 수행한다(S370). 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)의 운항 제어, 수중 플랫폼(30)의 운항 경로 등에 대한 운용 제어를 수행할 수 있다. 또한, 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)에 구비된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력 등을 제어할 수 있다.The interlocking control device 10 performs the interlocking control for the operation of the underwater platform 30 based on the corrected position (S370). The interlocking control device 10 may perform operational control of the flight control of the water platform 20, the flight path of the underwater platform 30, and the like. In addition, the interlock control device 10 may control the driving of the dust recovery device provided in the water platform 20 or the tension of the towing cable.

도 3에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 3, the steps are described as being sequentially executed, but are not necessarily limited thereto. In other words, since the steps described in FIG. 3 may be applied by changing or executing one or more steps in parallel, FIG. 3 is not limited to the time series order.

도 3에 기재된 본 실시예에 따른 연동 제어 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 연동 제어 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.The interlocking control method according to the present embodiment described in FIG. 3 may be implemented in an application (or a program) and recorded on a recording medium readable by a terminal device (or a computer). The recording medium which an application (or program) for implementing the interlocking control method according to the present embodiment is recorded and the terminal device (or computer) can read is any kind of recording device that stores data that can be read by a computing system or Media.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연동 제어장치에서 특징점 기반의 위치 보정 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a feature point based position correction operation in an interlocking control device according to an embodiment of the present invention.

연동 제어장치(10)는 음속 프로파일 정보(130) 기반의 음향 데이터 내 3 차원 포인트 데이터에서 특징점을 추출하여 위치 보정을 수행하는 경우, 다음과 같은 순서로 처리된다. When the interlocking controller 10 extracts a feature point from three-dimensional point data in the sound data based on the sound velocity profile information 130 and performs position correction, the interworking controller 10 is processed in the following order.

연동 제어장치(10)는 음향 데이터 기반의 수중 지형 정보를 획득하고, 획득된 지면 데이터상의 특징점을 추출한다. 특징점 기반 보정부(420)는 추출된 연속적으로 갱신되는 데이터에서 기존(ref) 데이터와 현재 갱신되는 데이터 간의 연관성을 검색한다(Samping, S410)The interlocking controller 10 obtains underwater terrain information based on acoustic data and extracts feature points on the acquired ground data. The feature point based correction unit 420 searches for an association between the existing (ref) data and the currently updated data in the extracted continuously updated data (Samping, S410).

이후, 연동 제어장치(10)는 두 데이터 간의 연관성을 이용하여 유클리드 거리 계산법을 이용한 점대점(Point to Point) 기법의 매칭을 진행한다(Matching, S420).Subsequently, the linkage control apparatus 10 performs matching of the point-to-point method using the Euclidean distance calculation method using the correlation between the two data (Matching, S420).

이후, 연동 제어장치(10)는 두 개의 데이터 간의 쌍이 만들어지면 모든 포인트에 가중치를 부여하고(Weighting, S430), 가중치를 기반으로 갖고 있는 데이터 중에서 극단값을 갖는 데이터(Outlier)를 제거한다(Rejecting, S440). Subsequently, when the pairing between the two data is made, the interworking controller 10 weights all points (Weighting, S430), and removes the data having the extreme value from the data having the weight based on the weighting (Rejecting). , S440).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연동 제어장치를 기반으로 수중 플랫폼의 운용을 시험하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining the operation of testing the operation of the underwater platform based on the interlocking control device according to an embodiment of the present invention.

연동 제어장치(10)를 기반으로 수중 플랫폼(30)의 운용을 시험하는 동작은 수상 플랫폼 정보 수집부(100)와 수중 플랫폼 정보 수집부(200)가 요구 사항을 분석하는 단계 S510에서 시작한다.The operation of testing the operation of the underwater platform 30 based on the interlocking control device 10 starts at step S510 in which the water platform information collecting unit 100 and the underwater platform information collecting unit 200 analyze requirements.

좌표 처리부(300) 및 위치 보정부(400)는, 단계 S512에서 선형 설계를 수행하고, 단계 S514에서 수조 시험을 수행한다. 또한, 좌표 처리부(300) 및 위치 보정부(400)는, 단계 S516에서 초기 거동 시험을 수행하며, 단계 S520에서 운동 모델을 획득한 후 단계 S522에서 제어기를 설계한다.The coordinate processing unit 300 and the position correcting unit 400 perform a linear design in step S512 and perform a water tank test in step S514. In addition, the coordinate processing unit 300 and the position correcting unit 400 perform an initial behavior test in step S516, acquire a motion model in step S520, and design a controller in step S522.

연동 제어부(500)는, 단계 S530에서 직진 주행에 해당하는 해상 주행 시험을 수행한다. The interlocking control unit 500 performs the sea running test corresponding to the straight running in step S530.

좌표 처리부(300) 및 위치 보정부(400)는, 단계 S532에서 운동 모델을 보완하고, 단계 S534에서 제어기를 보완한다. The coordinate processing unit 300 and the position correcting unit 400 complement the motion model in step S532 and the controller in step S534.

연동 제어부(500)는, 단계 S536에서 임무 주행에 해당하는 해상 주행 시험을 수행한다.The interlocking control unit 500 performs a sea running test corresponding to mission driving in step S536.

첫번째 해상 주행 시험 이후, 좌표 처리부(300) 및 위치 보정부(400)는, 단계 S540에서 운동 모델을 보완하고, 단계 S542에서 제어기를 보완한다. 연동 제어부(500)는, 단계 S544에서 임무 주행에 해당하는 해상 주행 시험을 수행한다.After the first sea running test, the coordinate processing unit 300 and the position correcting unit 400 complement the motion model in step S540 and the controller in step S542. The interlocking control unit 500 performs a sea running test corresponding to mission driving in step S544.

두번째 해상 주행 시험 이후, 좌표 처리부(300) 및 위치 보정부(400)는, 단계 S550에서 운동 모델을 보완하고, 단계 S552에서 제어기를 보완한다. 연동 제어부(500)는, 단계 S554에서 임무 주행에 해당하는 해상 주행 시험을 수행한다.After the second sea running test, the coordinate processing unit 300 and the position correcting unit 400 complement the motion model in step S550 and the controller in step S552. The interlocking control unit 500 performs a sea running test corresponding to mission driving in step S554.

세번째 해상 주행 시험 이후, 좌표 처리부(300) 및 위치 보정부(400)는, 단계 S560에서 운동 모델을 보완하고, 단계 S562에서 제어기를 보완한다. 연동 제어부(500)는, 단계 S564에서 임무 주행에 해당하는 해상 주행 시험을 수행하며, 기 설정된 횟수(N, N은 자연수)만큼 반복하여 해상 주행 시험을 수행할 수 있다.After the third sea running test, the coordinate processing unit 300 and the position correcting unit 400 complement the motion model in step S560 and the controller in step S562. The interlocking control unit 500 may perform the sea driving test corresponding to the mission driving in step S564, and may perform the sea driving test by repeating a predetermined number of times (N and N are natural numbers).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 플랫폼의 운용을 위한 연동 제어 시스템을 나타낸 예시도이다. 6 is an exemplary view showing an interlock control system for the operation of the underwater platform according to an embodiment of the present invention.

센서 융합 기반의 연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20), 자동 진회수장치(22), 수중 플랫폼(30) 및 원격 제어장치(40)과 연동하여 동작할 수 있다. 여기서, 자동 진회수장치(22)는 수상 플랫폼(20) 내에 구비될 수 있으며, 예인 케이블을 통해 수중 플랫폼(30)과 연결되어, 진수회수 구동 또는 예인 케이블의 장력을 조절할 수 있는 장치이다. The sensor fusion-based interlocking controller 10 may operate in conjunction with the water platform 20, the automatic round collecting device 22, the underwater platform 30, and the remote controller 40. Here, the automatic round collecting device 22 may be provided in the water platform 20 and is connected to the underwater platform 30 through a towing cable, and is a device capable of adjusting the tension of the launching drive or towing cable.

연동 제어장치(10)는 수상 플랫폼(20)으로부터 수상 플랫폼 상태정보, 수상 장애물 정보 등을 획득한다. 한편, 연동 제어장치(10)는 위치정보 보정을 수행한 후 수상 플랫폼(20)의 속도, 방향 등에 대한 운항 제어명령을 수상 플랫폼(20)으로 전달한다. The interlocking control device 10 obtains the water platform status information, the water obstacle information, and the like from the water platform 20. On the other hand, the interlock control device 10 transmits a flight control command for the speed, direction, and the like of the water platform 20 after performing the position information correction to the water platform 20.

연동 제어장치(10)는 위치정보 보정을 수행한 후 자동 진회수장치(22)의 구동 또는 예인 케이블의 장력 등을 제어하기 위한 제어명령을 자동 진회수장치(22)로 전달한다.The interlock control device 10 transmits a control command for controlling the driving of the automatic recovery device 22 or the tension of the towing cable after performing the position information correction to the automatic recovery device 22.

연동 제어장치(10)는 수중 플랫폼(30)으로부터 수중 플랫폼 항법 센서정보 및 필요 예인력에 대한 정보를 획득한다. 한편, 연동 제어장치(10)는 위치정보 보정을 수행한 후 전역 위치정보, 운항 경로 등을 포함하는 운용 제어 명령을 수중 플랫폼(30)으로 전달한다. The interlock control device 10 obtains the underwater platform navigation sensor information and the necessary towing information from the underwater platform 30. Meanwhile, the interlock control device 10 transmits an operation control command including global position information, a navigation route, etc. to the underwater platform 30 after performing position information correction.

연동 제어장치(10)는 원격 제어장치(40)로부터 이종 플랫폼에 대한 운용모드, 운항계획 등에 대한 명령, 자동 진회수장치(22)에 대한 제어 명령 등을 획득하고, 위치정보 보정을 수행한 후의 연동 제어에 따른 이종 플랫폼 연동 제어 상태정보를 원격 제어장치(40)로 전달한다. The interlock control device 10 obtains a command for an operation mode, a flight plan, and the like from a remote control device 40, a control command for the automatic recovery device 22, and performs position information correction from the remote control device 40. The heterogeneous platform interlocking control state information according to the interlocking control is transmitted to the remote control device 40.

이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the embodiments of the present invention, and those skilled in the art to which the embodiments of the present invention pertain various modifications without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. Modifications may be possible. Therefore, the exemplary embodiments of the present invention are not intended to limit the technical spirit of the exemplary embodiment of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical spirit of the exemplary embodiment of the present invention is not limited thereto. The scope of protection of the embodiments of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the embodiments of the present invention.

10: 연동 제어장치
100: 수상 플랫폼 정보 수집부 200: 수중 플랫폼 정보 수집부
300: 좌표 처리부 310: 위치 확인부
320: 좌표 변환부 400: 위치 보정부
410: 센서 데이터 보정부 420: 특징점 기반 보정부
500: 연동 제어부10: interlock control device
100: water platform information collection unit 200: underwater platform information collection unit
300: coordinate processing unit 310: position check unit
320: coordinate conversion unit 400: position correction unit
410: sensor data correction unit 420: feature point based correction unit
500: interlocking control unit

Claims (13)

수상 플랫폼의 제1 위치정보에 대한 적어도 하나의 제1 정보를 수집하는 제1 정보 수집부;
수중 플랫폼의 제2 위치정보에 대한 적어도 하나의 제2 정보를 수집하는 제2 정보 수집부;
상기 제1 위치정보 및 제2 위치 정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행하는 좌표 처리부;
상기 좌표 변환을 기반으로 상기 제2 위치정보를 보정하는 위치 보정부; 및
상기 제1 위치정보 및 보정된 상기 제2 위치정보를 기반으로 상기 수중 플랫폼의 운용을 제어하는 연동 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.A first information collector configured to collect at least one first information on the first location information of the award platform;
A second information collecting unit collecting at least one second information on second position information of the underwater platform;
A coordinate processor configured to perform coordinate transformation for fusion of the first position information and the second position information;
A position correcting unit correcting the second position information based on the coordinate transformation; And
Interlocking control unit for controlling the operation of the underwater platform based on the first position information and the corrected second position information
Sensor fusion-based interlocking control device comprising a. 제1항에 있어서,
제1 정보 수집부는,
상기 수상 플랫폼으로부터 자세정보, 음속 프로파일 및 상기 제1 위치정보를 포함하는 제1 정보를 수집하되,
상기 제1 위치정보는 해상 환경에서 위성 신호 기반의 절대 위치에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치. The method of claim 1,
The first information collecting unit,
Collecting first information including attitude information, sound velocity profile, and the first location information from the aquatic platform;
The first position information is a sensor fusion-based interlocking control device, characterized in that the information on the absolute position based on the satellite signal in the marine environment. 제1항에 있어서,
제2 정보 수집부는,
상기 수중 플랫폼으로부터 자세정보, 선속, 고도 및 상기 제2 위치정보를 포함하는 제2 정보를 수집하되,
상기 제2 위치정보는 상기 수상 플랫폼의 위치를 기준으로 추정된 상대 위치에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 1,
The second information collecting unit,
Collecting second information including attitude information, speed, altitude and the second location information from the underwater platform;
And the second position information is information on a relative position estimated based on a position of the water platform. 제1항에 있어서,
상기 좌표 처리부는,
상기 제1 위치정보에 상기 제2 위치정보를 융합하기 위한 시간 동기화 및 좌표계 통일을 통해 상기 좌표 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 1,
The coordinate processing unit,
The sensor fusion-based interlocking control apparatus, characterized in that for performing the coordinate transformation through the time synchronization and coordinate system unification for fusing the second position information to the first position information. 제1항에 있어서,
상기 제1 위치정보는,
DGPS(Differential GPS)를 이용하여 확인된 상기 수상 플랫폼의 절대 위치인 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 1,
The first location information,
Sensor fusion-based interlocking control device, characterized in that the absolute position of the water platform identified using the differential GPS (DGPS). 제5항에 있어서,
상기 제2 위치정보는,
상기 수상 플랫폼 및 상기 수중 플랫폼 간의 예인 케이블 및 예인 케이블의 장력을 이용하여 수상 플랫폼과의 거리를 추정하고, 상기 수중 플랫폼의 관성 센서를 통해 측정된 자세에 대한 가속도 정보를 적분한 값을 기반으로 산출된 상대 위치인 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 5,
The second location information,
Estimates the distance to the aquatic platform using the tension of the towing cable and the towing cable between the aquatic platform and the underwater platform, and calculates the acceleration information on the attitude measured by the inertial sensor of the underwater platform based on an integrated value Sensor fusion-based interlocking control device, characterized in that the relative position. 제4항에 있어서,
상기 좌표 처리부는,
소나 센서(Sonar Sensor) 기반의 표면 모델, 상기 수상 플랫폼의 오일러 각도(Euler Angle), 상기 수상 플랫폼의 전역 좌표(Global Coordinates)를 이용하여 상기 좌표 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 4, wherein
The coordinate processing unit,
Interlocking based on sensor fusion, wherein the coordinate transformation is performed using a sonar sensor-based surface model, an oiler angle of the water platform, and global coordinates of the water platform. Control unit. 제4항에 있어서,
상기 위치 보정부는,
상기 좌표 변환을 기반으로 상기 제2 위치정보를 절대 위치로 보정하는 센서 데이터 보정부; 및
상기 수상 플랫폼에 대한 음향 데이터의 위치를 보정하고, 상기 제1 위치정보 및 보정된 상기 제2 위치정보를 합성한 전자해도를 생성하는 특징점 기반 보정부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 4, wherein
The position correction unit,
A sensor data corrector configured to correct the second position information to an absolute position based on the coordinate transformation; And
A feature point based correction unit for correcting the position of the acoustic data with respect to the water platform, and generating an electronic chart combining the first position information and the corrected second position information.
Sensor fusion-based interlocking control device comprising a. 제4항에 있어서,
상기 연동 제어부는,
상기 수상 플랫폼의 운항 제어 및 상기 수중 플랫폼의 운항 경로 중 적어도 하나의 운용 제어를 수행하되,
상기 수상 플랫폼에 구비된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력을 제어하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어장치.The method of claim 4, wherein
The interlocking control unit,
Perform at least one operation control of the flight control of the water platform and the flight path of the underwater platform,
Sensor fusion-based interlocking control device, characterized in that for controlling the tension of the drive or towing cable provided in the water platform. 연동 제어장치에서 센서 융합 기반의 연동 제어를 수행하는 방법에 있어서,
수상 플랫폼의 제1 위치정보에 대한 적어도 하나의 제1 정보를 수집하는 제1 정보 수집 단계;
수중 플랫폼의 제2 위치정보에 대한 적어도 하나의 제2 정보를 수집하는 제2 정보 수집 단계;
상기 제1 위치정보 및 제2 위치 정보의 융합을 위한 좌표 변환을 수행하는 좌표 처리 단계;
상기 좌표 변환을 기반으로 상기 제2 위치정보를 보정하는 위치 보정 단계; 및
상기 제1 위치정보 및 보정된 상기 제2 위치정보를 기반으로 상기 수중 플랫폼의 운용을 제어하는 연동 제어 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어 방법.In the method of performing the interlocking control based on sensor fusion in the interlocking control device,
A first information collecting step of collecting at least one first information on the first location information of the award platform;
A second information collecting step of collecting at least one second information on the second location information of the underwater platform;
A coordinate processing step of performing coordinate transformation for fusion of the first position information and the second position information;
A position correction step of correcting the second position information based on the coordinate transformation; And
Interlocking control step of controlling the operation of the underwater platform based on the first position information and the corrected second position information
Sensor fusion-based interlocking control method comprising a. 제10항에 있어서,
상기 좌표 처리 단계는,
상기 제1 위치정보에 상기 제2 위치정보를 융합하기 위한 시간 동기화 및 좌표계 통일을 통해 상기 좌표 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어 방법.The method of claim 10,
The coordinate processing step,
The coordinated control method based on sensor fusion, characterized in that for performing the coordinate transformation through time synchronization and coordinate system unification for fusing the second position information to the first position information. 제11항에 있어서,
상기 위치 보정 단계는,
상기 좌표 변환을 기반으로 상기 제2 위치정보를 절대 위치로 보정하는 센서 데이터 보정 단계; 및
상기 수상 플랫폼에 대한 음향 데이터의 위치를 보정하고, 상기 제1 위치정보 및 보정된 상기 제2 위치정보를 합성한 전자해도를 생성하는 특징점 기반 보정 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어 방법.The method of claim 11,
The position correction step,
A sensor data correction step of correcting the second position information to an absolute position based on the coordinate transformation; And
A feature point based correction step of correcting the position of the acoustic data with respect to the water platform, and generating an electronic chart combining the first position information and the corrected second position information.
Sensor fusion-based interlocking control method comprising a. 제11항에 있어서,
상기 연동 제어 단계는,
상기 수상 플랫폼의 운항 제어 및 상기 수중 플랫폼의 운항 경로 중 적어도 하나의 운용 제어를 수행하되,
상기 수상 플랫폼에 구비된 진회수장치의 구동 또는 예인 케이블의 장력을 제어하는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기반의 연동 제어 방법.
The method of claim 11,
The interlocking control step,
Perform at least one operation control of the flight control of the water platform and the flight path of the underwater platform,
Sensor fusion-based interlocking control method, characterized in that for controlling the tension of the drive or towing cable provided in the water platform.
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KR102132452B1 (en) 2020-07-09

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