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문제 정의
- 본 논문에서는 USV를 이용하여 수중음향표적을 자율적으로 추적하는 기술을 개발하고자 할 때 필요한 세부기술들을 분류하고 현재까지 진행된 연구 내용을 소개한다. 개발되는 USV에는 각각 전방탐지와 하방탐지를 수행할 수 있는 소나가 장착된다.
- 본 연구에서 목표로 하는 것은 무인수상정에 장착한 능동소나를 이용하여 수중음향표적을 탐지하고 이를 자율적으로 추적할 수 있는 기술을 개발하는 것이다. 이를 위해 원격통제기술, 자율운항제어기술, 탐지/신호처리기술 및 자율추적기술을 주요 기술로 식별하였으며, 본 논문을 통해 각각의 기술에 대한 개발 방안을 모색하였다.
- 소나를 포함한 감시장치만을 안정화시키는 것 외에 선체 운동 자체를 안정화시키는 것은 USV 선체 및 탑재장비의 내구성 측면에서 유리할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 각각의 감시장치를 안정화하는 기구를 설계하는 대신, 예상 가능한 최소한의 교란에 대응할 수 있는 선체운동 감쇄장치를 설계하고자 한다.
- 따라서 USV의 종동요 운동 폭을 이 범위 내에서 제한할 필요가 있다. 본 연구에서는 기존 선박에서 많이 사용되고 있는 장치인 Anti-Roll Tank(ART)를 응용한 Ant-Pitch Tank(APT) 개념을 제안한다. ART는 그 형태에 따라 자유 표면 탱크와 U-tube 탱크로 나뉘고, 이들은 다시 수동형과 능동형으로 다시 나뉜다.
- 본 연구에서는 외부 교란이 심하지 않은 환경에서 USV를 저속으로 운항하면서 잦은 기동을 할 시나리오를 예상하고 있으므로 소나를 선체에 부착해서 사용하는 방식을 택했다. 대상선박은 그림 2와 같은 쌍동선형이며 여기에 스트럿과 소나장착체를 부착한 형상으로 구성하였다.
- , 1989). 본 연구에서는 이 파라미터들을 조정하여 선체 고유주기에 근사하는 고유주기를 얻을 수 있도록 U-Tube를 설계하였으며 실험을 통해서 이를 검증하고자 하였다.
- 본 연구에서 개발하는 USV는 설정된 경로점을 따라 운항하다가 음향표적을 탐지하면 중앙통제부에 있는 자율추적장치가 작동하여 목표물을 임무 종료 시까지 추적하게 된다. 이에 대한 검증은 예인되는 수중 모의 음향표적을 USV가 탐지하고 자율적으로 추적할 수 있는지 여부를 확인함으로써 이루어진다. 이 때 사용되는 음향표적은 수신된 소나 신호를 증폭하여 재전송하는 기능을 하는 음향 리피터이다.
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