Dynamic Behavior Character of Vessel Using DGPS and Motion Sensor

DGPS와 Motion Sensor를 이용한 선박 동적 거동특성

Multibeam Echosounder system is the latest technology of a hydrographic survey utilized in producing an electronic nautical chart, obtaining a DEM with high precision, making a moving image by Swath surveying a wide area. As a fundamental study for improving the precision of MBES, we compared and analyzed measurements of DGPS and Motion sensor, and studied for the dynamic characteristics of vessel's movements. DGPS was installed in front and in the rear and on both side or the vessel and surveyed. The receiving precision of surveyed GPS results was obtained to the satisfactory extent that was possible to valuate the accuracy of Motion sensor as 0.0016$^{\circ}$ of the roll value and 0.0009$^{\circ}$ of the pitch value. The relationship between the values of heading, pitch, and roll in Motion sensor and the data of DGPS was proportional correlation. In addition, it is considered that deviations by elements like rapid turning and vibration of the vessel will be occurred, although the correlation of each deviation according to each amount or change is proportional. It is suitable that GPS installs in the central line of the vessel that is less affected than other places by waving because the amount of change in the tide level obtained from GPS survey and the value of heave are similar with the values taken by Motion sensor, and the velocity of GPS is different from installed places. The accuracy of the final result from MBES could be affected by the values of gyro and Motion sensor inputted to MBES processor because there were intervals of 15s and 13s of receiving time in gyro and Motion sensor respectively compared with the real-time measurements of DGPS.

다중빔 음향탐사 시스템(Multibeam Echosounder system : MBES)은 넓은 지역을 소해측량(swath)하여 전자해도 제작, 고정밀 DEM 획득, 동영상 제작 등에 활용하는 최신 수로측량기술이다. MBES의 정확도향상 연구를 위한 기초연구로서 DGPS와 움직임측정센서(Motion senser)의 측정값을 비교 분석하여 선박의 동적 거동특성을 연구하였다. DGPS를 선체 전후, 좌우에 설치하여 측량한 GPS 위치 값의 수신정확도는 Roll은 ${\pm}0.0016^{\circ}$, Pitch는 ${\pm}0.0009^{\circ}$로 움직임측정센서 값의 정확도 평가가 가능한 양호한 정도를 얻었다. DGPS와 움직임측정센서의 Heading, Pitch, Roll 상관관계는 모두 정상관 관계를 나타냈다. 또한, 각 변화량에 따른 편차량의 상관관계는 정상관 관계이나 탐사선의 급회전, 진동 등과 같은 요소에 의해 편차가 발생 될 것으로 사료된다. GPS에 의한 조위변화량, Heave값은 움직임측정센서 값과 유사하며, GPS속도는 설치장소에 따라 변화가 있어 영향이 가장 적은 선박의 중심선에 설치하는 것이 적당하다. MBES Processor 장치에 입력되는 자이로, 움직임측정센서 값이 DGPS 실시간 관측 값보다 자이로는 15초, Pitch, Roll, Heave는 13초 시간차가 있어 MBES 최종값의 정확도에 영향을 줄 수 있는 것으로 사료된다.