Underwater operating platforms face difficulties regarding power supply and communications. To overcome these difficulties, this study proposes a hybrid surface and underwater vehicle (HSUV) and presents the development of the platform, control algorithms, and results of field tests. The HSUV is capable of supplying reliable power to the unmanned underwater vehicle (UUV) and obtaining data in real time by using a tether cable between the UUV and the unmanned surface vehicle (USV). The HSUV uses global positioning system (GPS) and ultra-short base line sensors to determine the relative location of the UUV. Way point (WP) and dynamic positioning (DP) algorithms were developed to enable the HSUV to perform unmanned exploration. After reaching the target point using the WP algorithm, the DP algorithm enables USV to maintain position while withstanding environmental disturbances. To ensure the navigation performance at sea, performance tests of GPS, attitude/heading reference system, and side scan sonar were conducted. Based on these results, manual operation, WP, and DP tests were conducted at sea. WP and DP test results and side scan sonar images during the sea trials are presented.
Autonomy of unmanned systems is important because the unmanned system with high level of autonomy is able to perform desired tasks in unstructured environments without continuous human guidance. Evaluation of their autonomy is vital to realize the autonomous operation ability of unmanned system. Compared to the methods of evaluating the level of autonomy(LOA) for an unmanned ground vehicle(UGV) and unmanned aerial vehicle(UAV), the method of expressing the LOA of unmanned maritime system(UMS) is not established yet. Since UMS has a unique characteristics in terms of operational area, mission complexity and required technologies, compared to the UGV and UAV, it is required to establish for expressing the LOA for UMS. This paper reviews the current approaches to assess the LOA of unmanned system and proposes potential metrics for UMS in order to determine the autonomy levels of UMS.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권5호
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pp.674-682
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2012
A new intelligent stereo vision sensor system was studied for the motion and depth control of unmanned vehicles. A new bottom-up saliency map model for the human-like active stereo vision system based on biological visual process was developed to select a target object. If the left and right cameras successfully find the same target object, the implemented active vision system with two cameras focuses on a landmark and can detect the depth and the direction information. By using this information, the unmanned vehicle can approach to the target autonomously. A number of tests for the proposed bottom-up saliency map were performed, and their results were presented.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권7호
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pp.737-742
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2013
Recently, unmanned aircrafts for safe measurement in hazardous locations have been developed. In a method of operation of unmanned aircraft vehicles (UAV), there are two methods of manual control and automatic control. Small UAVs are used for low altitude surveillance flights where unknown obstacles can be encountered. Obstacle avoidance is one of the most challenging tasks which the UAV has to perform with high level of accuracy. In this study, we used a laser range finder as an obstacle detector in automatic navigation of unmanned aircraft to patrol the destination automatically. We proposed a system to avoid obstacles automatically by measuring the angle and distance of the obstacle using the laser range finder.
Vu, Mai The;Choi, Hyeung-Sik;Oh, Ji-Youn;Jeong, Sang-Ki
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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제2권4호
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pp.192-201
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2016
This study examined a PD controller and its application to automatic berthing control of an unmanned surface vehicle (USV). First, a nonlinear mathematical model was established for the maneuvering of the USV in the presence of environmental forces. A PD control algorithm was then applied to control the rudder and propeller during an automatic berthing process. The algorithm consisted of two parts, namely the forward velocity control and heading angle control. The control algorithm was designed based on longitudinal and yaw dynamic models of the USV. The desired heading angle was obtained using the "line of sight" method. Finally, computer simulations of automatic USV berthing were performed to verify the proposed controller subjected to the influence of disturbance forces. The results of the simulation revealed a good performance of the developed berthing control system.
In this paper, we report the results of a conceptual study to develop of a multi-purpose medium-sized UAV that can safely perform missions in harsh maritime environments. In this study, we focused on developing UAVs capable of performing three maritime missions that urgently require the application of medium-sized UAVs: marine ecosystem management, ocean surveillance system, and response to marine accidents. Furthermore improvement points for the above three naval missions using medium-sized UAVs were derived in preparation for the problems of the existing mission performance. Finally, by developing and analyzing the utilization scenario of the medium-class UAV, the required performance suitable for each mission was defined and assigned to the related mission equipment, A new maritime management plan was proposed using the medium-class UAV system equipped with replaceable mission equipment.
Kim, Ho-Sung;Choi, Hyeung-Sik;Yoon, Jong-Su;Ro, P.I.
International Journal of Ocean System Engineering
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제1권3호
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pp.165-170
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2011
In this paper, for the accurate estimation of the position and orientation of the UUV (unmanned underwater vehicle), an AHRS (Attitude Heading Reference System) was developed using the IMU (inertial measurement unit) sensor which provides information on acceleration and orientation in the object coordinate and the initial alignment algorithm and the E-KF (extended Kalman Filter). The initial position and orientation of the UUV are estimated using the initial alignment algorithm with 3-axis acceleration and geomagnetic information of the IMU sensor. The position and orientation of the UUV are estimated using the AHRS composed of 3-axis acceleration, velocity, and geomagnetic information and the E-KF. For the performance test of the orientation estimation of the AHRS, a testbed using IMU sensor(ADIS16405) and DSP28335 coded with an E-KF algorithm was developed and its performance was verified through tests.
For the accurate estimation of the position and orientation of a UUV (unmanned underwater vehicle), a low-cost AHRS (attitude heading reference system) was developed using a low-cost IMU (inertial measurement unit) sensor which provides information on the 3D acceleration, 3D turning rate and 3D earth-magnetic field data in the object coordinate system. The main hardware system is composed of an IMU sensor (ADIS16405) and TMS320F28335, which is coded with an extended kalman filter algorithm with a 50-Hz sampling frequency. Through an experimental gimbal device, good estimation performance for the pitch, roll, and yaw angles of the developed AHRS was verified by comparing to those of a commercial AHRS called the MTi system. The experimental results are here presented and analyzed.
Artificial intelligence and robot technology have been received attention as core technologies of the 4th industrial revolution. This paradigm change of science technology raises the importance of unmanned technology field. This paper categorizes unmanned technology as unmanned ground system, unmanned maritime system, and unmanned aircraft system, And it analyzes 557 cases of open patents and classifies each sort of specific technology elements. After then patent information, which were classified by technology, by patent assignees, and by IPC codes, covers unmanned technology maturity, development direction of research and core technology trends. This research provides directions of unmanned technology research and diverse field technology development through cooperation with various perspectives of quantitative analysis of patents.
As technologies have been more quickly developed in this 4th Industry Revolution era, their application to defense industry has been also growing. With these much advanced technologies, we attempt to use Manned-Unmanned Teaming systems in various military operations. In this study, we consider the Location-Routing Problem for reconnaissance surveillance missions of the maritime manned-unmanned surface vehicles. As a solution technique, the two-phase method is presented. In the first location phase, the p-median problem is solved to determine which nodes are used as the seeds for the manned vehicles using Lagrangian relaxation with the subgradient method. In the second routing phase, using the results obtained from the location phase, the Vehicle Routing Problems are solved to determine the search routes of the unmanned vehicles by applying the Location Based Heuristic. For three network data sets, computational experiments are conducted to show the performance of the proposed two-phase method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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