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GNSS와 IMU센서를 활용한 실시간 트랜스포터 위치추적 시스템
Real Time Transporter Locating System for Shipyard through GNSS and IMU Sensor 원문보기

大韓造船學會 論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.56 no.5, 2019년, pp.439 - 446  

문승환 (삼성중공업 생산자동화연구파트) ,  안종우 (부산대학교 전자전기컴퓨터공학과) ,  이장명 (부산대학교 전자전기컴퓨터공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A real time transporter locating system for shipyard has been implemented through the GNSS and IMU sensor. There are a lot of block movements by transporters at the shipyard, which need to be controlled and monitored for conforming to the shipbuilding process. For the precise and safe transporter mo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 돌발적으로 발생하는 돌관작업 및 계획된 작업을 위해 추가적인 이동이 발생하는 부수이동 등의 사전에 계획되지 않은 작업의 정보들을 수집하여 계획 대비 실적 정보를 생산 관리자에게 제공함으로써 현재 물류 이동의 문제점이 무엇인지 파악할 수 있도록 도움을 주고자 하였다.
  • 블록 이동 정보를 관리함으로써 비효율적인 공정을 개선하여 경비를 절감 할 수 있다. 본 연구는 실시간으로 트랜스포터의 의치를 추적하고 블록의 이동 실적을 입력하여 사내 블록 물류 효율 향상에 기여하고자 한다.
  • GPS 센서 위치 값을 활용하는 기존의 시스템은 전파 환경이 열악한 조선소 환경에서 오차가 많이 발생하여 현장에서 사용할 수 없었다. 본 연구에서는 GNSS 센서의 위치 정보를 IMU 센서를 활용하여 오차를 보정해 줄 수 있는 알고리즘을 제안하고 실제 현장에 적용하여 위치 오차를 4m 이내로 줄이는데 효과가 있다는 것을 확인하였다. 또한 정지상태 판단 알고리즘이 적용되어 실적 입력시 정지되어 있는 트랜스포터의 위치 값이 실적입력시스템에 입력되어 작업자 입력을 최소화 할 수 있었다.
  • 본 연구에서는 조선소 환경에 강건한 위치 정보 수집 장치를 고안하여 GPS 음영 및 왜곡 현상을 극복하고자 하였다. 이렇게 수집된 트랜스포터의 위치 정보를 활용하여 모바일 기기를 통해 보다 간단하게 블록 이동 실적을 관리할 수 있는 시스템을 개발하였다.
  • GPS를 이용한 수신기 위치 추정은 3개의 위성 신호만을 가지고 위도, 경도, 고도 추정이 가능하지만, 위성과 수신기 간의 시계오차, 전리층 지연 등 다양한 요인들에 의해 위치 오차가 발생하며, 이를 보완하기 위해 일반적으로 4개 이상의 위성 신호를 사용하였다. 이러한 이유로 본 논문에서는 음영지역을 판단하기 위해 단순히 위성수가 0이 되었을 때가 아닌 4개 이하로 관측되었을 때를 음영지역이라고 판단하도록 하였다.
  • 트랜스포터에는 지금까지 위치추적을 위한 단말기가 설치되어 운영되고 있지만 정확도가 매우 떨어지고 공장과 같은 지역에서는 공장 내부 또는 큰 크레인, 높은 구조물 그리고 트랜스포터에 탑재된 큰 블록 등과 같은 음영지역 의해서 트랜스포터에 부착된 GPS의 수신 오류가 생기며 이로 인하여 트랜스포터의 위치를 인식하는 실패하는 경우가 발생되고 있다. 이에 위치추적 성능을 높이기 위하여 연구를 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조선업에서 생산성 향상을 위해 무엇에 관한 연구가 주로 진행되는가? 조선업에서 생산성 향상은 최근 가장 핵심적인 과제로서 국내외 조선소 및 연구소에서 선박 생산의 자동화에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 물류 부분에서는 자동화가 쉽지 않았는데 조선업의 특성상 서로 다른 다양한 크기와 형상을 가지는 블록들이 동시 다발적으로 생산되기 때문에 블록 물류 자동화가 매우 어려웠다.
GPS의 신호 음영 및 왜곡 문제를 해결하기 위해 사용되는 것은? GPS의 신호 음영 및 왜곡 문제를 해결하기 위해 글로벌 내비게이션 새틀라이트 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)와 관성측정장치(IMU, Inertial Measurement Unit) 센서를 융합하여 조선소 환경에 강인하고 안정적으로 사용할 수 있는 위치추적 장치를 개발하여 현재의 위치를 실시간으로 전달할 수 있도록 하였다. 신호 잡음이 많은 센서 신호에 칼만 필터(Kalman Filter)를 사용하여 신호 잡음을 제거하고 융합하여 현재의 위치를 계산하고 정지 상태를 판단할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
GPS 센서 위치 값을 활용하는 기존의 시스템의 문제를 해결하기 위해 본 연구에서 제안된 알고리즘은? GPS 센서 위치 값을 활용하는 기존의 시스템은 전파 환경이 열악한 조선소 환경에서 오차가 많이 발생하여 현장에서 사용할 수 없었다. 본 연구에서는 GNSS 센서의 위치 정보를 IMU 센서를 활용하여 오차를 보정해 줄 수 있는 알고리즘을 제안하고 실제 현장에 적용하여 위치 오차를 4m 이내로 줄이는데 효과가 있다는 것을 확인하였다. 또한 정지상태 판단 알고리즘이 적용되어 실적 입력시 정지되어 있는 트랜스포터의 위치 값이 실적입력시스템에 입력되어 작업자 입력을 최소화 할 수 있었다.
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참고문헌 (9)

  1. Jeong, S.H. & Son, H.W., 2011. UHF RFID tag antenna for embedded use in a concrete floor. IEEE Antennas And Wireless Propagation Letters, 10. 

  2. Lee, K.C., Lee, Y.H., Lee, K.J. & Son, Y.D., 2006. GPS/INS for Logistics of Ship-block. IEEE Intelligent Transportation Systems Conference, Toronto, Ontario, Canada, 17 - 20 September 2006. 

  3. Mun, S.H., An, J.W. & Lee, J.M., 2018. Robust positioning algorithm for a yard transporter using GPS signals with a modified FDI and HDOP. International Journal Of Precision Engineering And Manufacturing, 19(8), pp.1107-1113. 

  4. Shin, J.G. & Lee, J.H., 2006. Protype of block tracing system for pre-erection area using PDA and GPS. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 43(1), pp.87-95. 

  5. Shin, J.C., Shim, H.S., Kang, K.S. & Han, D.H., 2010. A study on the implementation of block transporter tracking management system by introducing RFID framework in the shipbuilding industry. Korean Logistics Journals, 18(3), pp. 69-80. 

  6. Son, Y.D. & Lee, Y.H., 2005. A study of the attitude of low-cost INS for transporters. The Korean Institute of Electrical Engineers, pp.2588-2590. 

  7. Song, K.S., Lee, S.D. & Cho, D.Y., 2012. Smart device based localization for ship block logistics. Journal of Korea Multimedia Society, 15(12), pp.1506-1516. 

  8. Park, J.G., Oh, J.S. & Lee, S.R., 2014. Location determination system for transport path optimization of block transporter. The Journal of The Korean Institute of Communication Sciences, pp.589-596. 

  9. Park, J.H., Lee, K.H., Jin, G.J. & Oh, M.K., 2010. Loading/unloading decision system of ship block in the shipyard. The Institute of Electronics Engineers of Korea - Computer and Information, 47(6), pp.40-46. 

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