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무인수상정 플랫폼 장비의 통합 제어 시스템 개발
A Development of Integrated Control System for Platform Equipments of Unmanned Surface Vehicle (USV) 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.21 no.8, 2017년, pp.1611 - 1618  

황훈규 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  김현우 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  김배성 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  우윤태 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  신일식 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  신지환 (The 6th R&D Institute, Agency for Defense Development) ,  이영진 (The 6th R&D Institute, Agency for Defense Development) ,  최병웅 (Naval System R&D Center, Hanwha Systems)

초록
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최근 해양 환경에서 국방과 관련한 임무를 수행하는 무인수상정(USV, unmaned surface vehicle)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 무인수상정이 해양 환경에서 성공적인 임무를 수행하기 위해서는 선체부, 추진시스템, 조향시스템, 제어시스템, 전원시스템 등을 포함하는 원격/자율 무인수상정 플랫폼이 필수적으로 요구된다. 기존 무인수상정은 기계식 제어 방식을 채택하고 있었지만, 이는 중량 등 여러가지 측면에서의 제약을 가진다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 무인수상정의 플랫폼 장비를 전자적으로 제어하기 위한 시스템을 개발하고, 개발한 시스템을 실험하여 유용성을 검증하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해서 제어 명령에 따라 엔진, 워터젯, 전원 등 플랫폼 장비를 제어하기 위한 주 제어 시스템과 엔진 제어장치, 워터젯 제어장치, 전원 제어장치에 관한 시스템 아키텍처를 설계하고, 각 구성 요소를 개발한다. 또한, 개발한 시스템의 수조 실험 및 검증을 위하여 엔진 및 워터젯의 각 구성 요소를 포함하는 테스트베드를 설계 및 제작하였고, 이를 기반으로 실험을 수행하여 개발한 시스템의 유용성을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the development for USV-related technologies are actively growing up in military domain. The USV (unmanned surface vehicle) conducts various missions for national defense at maritime environment. For succeed the missions, the USV essentially needs an automatic and remote control platform w...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 다루는 플랫폼 장비 제어 시스템은 무인 수상정의 구성 장비인 엔진, 워터젯, 전원을 제어하기 위한 목적을 지닌다. 대상이 되는 엔진은 Marine Diesel의 VGT450[8], 워터젯은 Alamarin-Jet의 AJ-285[9] 모델이다.
  • 본 논문에서는 무인수상정의 플랫폼 장비 제어 시스템을 개발하고, 개발한 시스템을 실험하여 유용성을 검증하는 것에 관한 내용을 다루었다. 이를 위하여 제어 명령에 따라 엔진, 워터젯, 전원 등 무인수상정의 플랫폼 장비를 제어하기 위한 주 제어 시스템과 엔진 제어장치, 워터젯 제어장치, 전원 제어장치에 관한 시스템 아키텍처를 설계하고, 각 구성 요소를 개발하였다.
  • 또한, 자체 개발한 전원 관리장치는 그림 7과 같은데, (a)는 내부 구성 회로를 나타낸 것이고, (b)는 알루미늄 재질의 외부 케이스를나타낸 것이다. 본 논문에서는 시작품 형태를 기반으로 플랫폼 장비 제어 시스템 각 구성 요소의 주요 기능을 실험하고 검증한다.
  • 그림 2에 무인수상정의 선체 및 플랫폼 장비 제어 시스템의 탑재 개념도를 나타내었다. 본 논문에서는 이러한 공통플랫폼 중, 선체부를 제외한 나머지 플랫폼 장비를 제어 및 계측하기 위한 시스템의 개발에 관한 내용을 다룬다. 기존의 무인 수상정은 추진 및 조향의 제어를 위하여 스티어링 휠이나 가속기(accelerator) 레버 등에 엑츄에이터(actuator)기반의 기계적인 방법을 사용하였으나, 본 논문에서 제안하는 시스템은 전자적인 방법을 사용한다.
  • 본 논문에서는 자율 혹은 원격 운용 시스템의 통제 명령에 따라 무인수상정의 플랫폼 장비를 전자적으로 제어하기 위한 시스템을 설계하고 개발하는 것에 관한 내용을 다룬다. 2장에서는 무인수상정 개발과 관련한 동향 등 관련 연구에 관해 기술한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무인수상정이 해양 환경에서 성공적인 임무를 수행하기 위해서 필수적으로 요구되는 것은? 최근 해양 환경에서 국방과 관련한 임무를 수행하는 무인수상정(USV, unmaned surface vehicle)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 무인수상정이 해양 환경에서 성공적인 임무를 수행하기 위해서는 선체부, 추진시스템, 조향시스템, 제어시스템, 전원시스템 등을 포함하는 원격/자율 무인수상정 플랫폼이 필수적으로 요구된다. 기존 무인수상정은 기계식 제어 방식을 채택하고 있었지만, 이는 중량 등 여러가지 측면에서의 제약을 가진다.
무인수상정의 기계식 제어 방식의 중량 등 제약을 보완하기 위해 필요한 개발은? 기존 무인수상정은 기계식 제어 방식을 채택하고 있었지만, 이는 중량 등 여러가지 측면에서의 제약을 가진다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 무인수상정의 플랫폼 장비를 전자적으로 제어하기 위한 시스템을 개발하고, 개발한 시스템을 실험하여 유용성을 검증하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해서 제어 명령에 따라 엔진, 워터젯, 전원 등 플랫폼 장비를 제어하기 위한 주 제어 시스템과 엔진 제어장치, 워터젯 제어장치, 전원 제어장치에 관한 시스템 아키텍처를 설계하고, 각 구성 요소를 개발한다.
무인수상정의 목적은? 최근, 해양 환경에서 국방과 관련한 임무를 수행하는 무인수상정(USV, unmaned surface vehicle)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 무인수상정은 전장 등 인적 자원의 투입이 어려운 상황에서 감시 정찰, 탐색 추적, 항만 감시, 기뢰 탐지 등 다양한 임무를 원격 혹은 자율적으로 수행하기 위한 목적을 가진다[1]. 임무수행과 관련하여 무인수상정에 특정 명령을 주기 위해서는 일련의 통신 장비 등을 갖춘 원격 운용 시스템이 필요하며, 주로 육상이나 모선에 이를 구축하게 된다[2].
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참고문헌 (9)

  1. H. S. Bae, W. J. Kim, W. S. Kim, S. M. Choi and J. H. Ahn, "Development of the SONAR system for an unmanned surface vehicle," Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, vol. 18, no. 4, pp. 358-368, Aug. 2015. 

  2. J. H. Ahn, K. C. Lee, S. B. Park, I. C. Baek, Y. I. Lee, D. H. Kim and H. S. Bae, "A study on Automatic tracking technology of underwater sonar target using USV," Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea, vol. 51, no. 2, pp. 23-28, Jun. 2014. 

  3. H. G. Hwang, B. S. Kim, J. W. Kang and J. S. Lee, "A method and application of vulnerability analysis for combat systems considering threats and defense ability : focused on PKM model," Journal of Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 20, no. 8, pp. 1623-1631, Aug. 2016. 

  4. T. J. Kim, J. W. Choi, Y. J. Lee and H. T. Choi, "VFH+ based obstacle avoidance using monocular vision of unmanned surface vehicle," Journal of Ocean Engineering and Technology, vol. 30, no. 5, pp. 426-430, Oct. 2016. 

  5. N. S. Son, H. K. Yoon, "Study on a waypoint tracking algorithm for unmanned surface vehicle (USV)," Journal of Navigation and Port Research, vol. 33, no. 1, pp. 35-41, Feb. 2009. 

  6. J. H. Kim, S. Y. Kim, "Technology development trend analysis and industrial condition of the unmanned surface vehicle," PD Issue Report of Korea Evaluation Institute of Industrial Technology, vol. 15-3, pp. 83-95, Mar. 2015. 

  7. Defense Acquisition Program Administration. The hosted demonstration of unmanned surface vessel of civil?military pilot project [Internet]. Available: http://www.dapa.go.kr/. 

  8. Marine Diesel, VGT450 [Internet], Available: http://www.marinedieseleurope.com/. 

  9. Alamarin-Jet. AJ-285 [Internet]. Available: http://www.alamarinjet.com/. 

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