• 한국항해항만학회지
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• 제47권6호
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• pp.386-393
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• 2023

최근 자율 항해 기술의 수요가 높아져 관련 연구도 증가하는 추세이다. 자율운항선박들은 일반적으로 계획 항로를 추종하여 항해하는 도중 위험 상황에 따라 회피항로를 산출하고 산출된 항로를 추종한다. 항로 추종에는 일반적으로 자동조타장치가 활용되며, 자동조타장치의 운용 방식 중, 항로제어 모드를 자율운항선박에 적용하는 것이 현 시점에서 가장 적절한 방안이다. 따라서 본 논문에서는 자동조타장치의 항해제어 모드를 활용해 회피 항로를 적용하기 위한 항로 추종 알고리즘을 개발한다. 알고리즘은 직선구간과 선회구간을 구분하여 개발하였으며, 이에 대한 성능을 검증하기 위해 국제 인증을 취득한 시뮬레이터 장비를 사용하여 관련 국제 표준인 IEC 62065에서 제시한 성능을 만족하기 위한 성능 시험을 진행하였다. 성능 검증 결과로 보았을 때, 선박이 항로를 추종함에 있어서 선박과 항로 사이의 직선거리를 나타내는 Cross Track Error가 IEC 62065에서 제시하는 성능 기준을 만족하는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제13권2호
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• pp.161-167
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• 2007

이 논문은 선박의 자동조타장치를 음성인식으로 제어할 수 있는 시스템을 개발하기 위한 기초연구로 SMCP(IMO Standard Marine Communication Phrases)에 제시된 조타명령문의 구성 형태를 분석하여 화자의 의도를 예측할 수 있는 특정 파라미터를 추출하였다. 그리고 이 파라미터를 이용하여 1차 패턴인식 과정으로부터 도출된 후보단어 집합으로부터 최종 단어를 결정하는 후처리 인식 프로시저를 설계하였다. 이 프로시저의 유용성을 검증하기 위하여 음성인식용으로 총 525개의 조타명령문을 획득하였고, 표준패턴 기반의 인식과정 인식률과의 비교실험을 수행하였다. 실험결과 의도예측 특정 파라미터를 이용한 인식 프로시저의 인식률이 약 42.3% 향상되어 유효함을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.56-63
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• 1997

본 논문에서는 신경망을 이용한 자동조타장치의 개발에 관한 연구결과를 소개한다. 본 연구에서는 먼저 신경망이론에 사용되는 대표적인 방법인 Back-Propagation 알고리즘의 원리를 설명하고 이를 이용하여 선박의 조종모델을 신경망으로 재구성하는 방법을 제시하였다. 신경망이론을 사용하여 선박운동모델을 System Identification 하는 경우의 문제점을 간단한 조종모델을 이용하여 수치적으로 검증하고 보다 복잡한 모델로 적용하는 경우에 대한 토의를 하였다. 본 논문에서 개발된 신경망이론들은 비선형성을 내포하고 있는 선박운동을 재구성하는데 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.821-828
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• 2011

본 논문은 자동항로 추적(Track keeping control), 자동조타(Automatic steering), 자동 접이안(Automatic mooring control) 등으로 구성된 자동운항 시스템 중 자동조타장치의 성능 개선 알고리즘 개발에 대해 다루고 있다. 자동조타는 풍력 또는 조력 등의 영향으로부터 선박의 설정 항로와 실제 침로와의 차이를 계산하여 설정된 항로를 유지하며 항해하므로, 조타에 소요되는 선원의 지속적인 항해로 인한 운전 부담을 경감시키고 불필요한 타조작에 의한 항로 이탈을 줄임으로써 항해거리 단축과 연료비용을 절약할 수 있는 시스템이다. 선박의 모델링을 위하여 Nomoto 모델에 근거하여 전달함수를 구하고, 조종성능(Manoeuvirng) 편리성을 고려하여 타각 입력에 대한 선수각 응답으로 표시된 선박의 4자유도만을 고려한 선형 모델을 제안하고 선박 자동조타장치의 최대각과 타각율을 고려하여 Fuzzy제어기를 설계 하였고 PID제어기로 성능을 비교 분석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권5호
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• pp.791-797
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• 2008

The officer of the deck(OOD) may sometimes have to carry out lookout as well as handling of auto pilot without a quartermaster at sea. The purpose of this paper is to develop the ship's auto pilot control module using speech recognition in order to reduce the potential risk of one man bridge system. The feature parameters predicting the OOD's intention was extracted from the sample wheel orders written in SMCP(IMO Standard Marine Communication Phrases). We designed a pre-recognition procedure which could make some candidate words using DTW(Dynamic Time Warping) algorithm, a post-recognition procedure which made a final decision from the candidate words using the feature parameters. To evaluate the effectiveness of these procedures the experiment was conducted with 500 wheel orders.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.19-26
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• 1997

본 논문에서는 신경망을 이용한 선박자동조타장치의 개발에 관한 연구결과를 소개한다. 앞의 논문에서 소개된 Back-Propagation 알고리즘을 이용하여 선박의 자동운항을 위한 자동제어방법을 개발하였으며 그 결과 기준모델추구신경망제어기와 순간최적제어기를 설계하였다. 기준모델추구신경망제어기는 선수각과 선수각속도가 주어진 기준모델을 추구하도록 타각을 제어하도록 하였으며, 순간최적제어기는 현 상태에서 다음상태로의 천이를 최적화하도록 하였다. 신경망에 근거한 이들 제어기법을 간단한 선박조종수치모델에 적용한 결과 그 효용성을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.362-364
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• 2011

자동조타장치에 의한 조선을 행할 시, 선박의 정침성은 Autopilot의 P와 D값 설정에 따라 많은 영향을 받게 된다. 이 값들은 선종별로 외력에 따라 조정되어야 한다. 이 연구에서는 바람에 의해 가장 많이 영향을 받는 자동차운반선(Pure Car Carrier, PCC)을 대상으로 하여, 풍압력하에서 자동조타시 P와 D치의 적정 설정값을 알아 보았다. 이를 위하여 대상 선박을 저속항행하는 시뮬레이션을 실시하였고, 각 P-D 설정값에 따른 최대 횡이동거리, 횡이동시간 그리고 주어진 침로로 복귀하는데 걸린 시간을 비교하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1873-1874
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• 2008

본 연구는 근접상황의 선박 간 충돌회피시스템을 개발하기 위한 연구로서 근거리 조우상황에서 발생하는 선박충돌사고를 감소시키기 위한 선박충돌회피 설계방법을 제시한다. 이 설계모델은 레이다(Radar), 선박자동식별장치(AIS : Automatic Identification System)와 자동조타장치(Autopilot)를 충돌회피시스템에 연계하여 선박 간 충돌 사고를 사전에 예측하고 자동회피 방법을 제안한 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.1108-1111
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• 2009

디지털 오토파일럿은 전자해도상에서 선박의 운항예정 코스를 설정하여 입력시킨 후, 자동운항 모드로 세트하면 선박이 운항코스의 경로를 따라 자동으로 항행하는 시스템이다. 워터젯시스템은 엔진과 연결된 임펠러(회전익)를 구동하여 선저에 선수방향으로 설치된 흡입구를 통하여 해수를 흡입하여 압력을 높인 후, 노즐을 통하여 가속된 해수를 선저의 선미방향으로 분사시키므로써 선체를 조향하고 추진시키는 장치이다. 그러므로 워터젯시스템은 수심이 낮은 해역에서도 운항이 가능하며, 고효율의 고속추진, 상대적으로 낮은 진동과 유동소음 등의 환경에서 매우 효과적이므로 새로운 추진시스템으로 수요가 확대되고 있다. 그러나 워터젯시스템의 전기적인 제어신호는 표준화되어있지 않으므로 디지털 오토파일럿의 표준화된 인터페이스를 제공하지 않는다. 본 논문은 표준화된 오토파일럿과 워터젯시스템 사이에서 연동하므로써 고속선박을 신뢰성 있게 조향할 수 있는 피드백 제어인터페이스 모듈을 설계하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.8-16
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• 1993

자동항법장치(Auto-Pilot System)에 의한 방향제어는 방위계측센서에 의해 계측된 위치 정보와 선미조타장치를 바탕으로 이루어진다. 대부분의 제어시스템들은 센서 잡음을 제외하고는 고장이 없는 계측장비와 고장없는 actuator를 가정하여 상태추정 빛 제어알고리듬을 구현하고 있다. 그러나 실제 상황에서는 이러한 가정이 위험한 경우가 많다. 즉, 방위 계측장비가 고장인 난 경우, 이 잘못된 위치 정보에 기초한 제어기능은 심각한 안전상의 문제까지도 야기시킬 수 있는 것이다. 본 연구에서는 개선된 위치정보처리 방법을 포함시킨 제어시스템을 Auto-Pilot 시스템에 적용하여 보았다. 그 방법으로 센서 고장 진단 및 actuator 고장 진단용 BJDF(Beard-Jones Detection Filter)를 설계하여 그 기능을 파악하였고 일반적인 상태변수추정기와의 차이점을 보였다. 특히 센서의 Bias Error의 경우 상태변수 확장기법을 이용하여 actuator 고장진단의 모형으로 모형화 할 수 있음을 보였다. 이로 인하여 센서 고장의 경우 2차원 평면에 국한된 residual이 일정 방향의 residual로 되므로 고장진단이 용이함을 알 수 있었다.