장애물회피소나 빔 모델링 기반의 국부경로제어 기법 연구

Abstract

최근에는, 초소형 AUV(Autonomous Underwater Vehicle)의 개발에 대한 요구가 증가하고 있으므로 그 요소 기술의 확보가 시급하다. 요소 기술의 하나로서 국부경로제어의 기존 연구에서는 주로 전방감시소나(Forward Looking Sonar : FLS)의 정보를 활용하고 있는데, FLS의 크기는 초소형 AUV에 적합하지 않으므로 장애물회피소나(Obstacle Avoidance Sonar : OAS)를 이용하는 것이 바람직하다. 요약하면, 초소형 AUV를 위한 OAS 기반의 국부경로제어 시스템은 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다. 즉, OAS는 낮은 방위(bearing) 분해능 및 지역적인 거리(range) 정보를 제공하며, 임무시간을 증대하기 위해서 에너지 소비가 적은 시스템을 필요로 한다. 나아가, 구조 및 파라메터 관점에서 용이한 설계 절차를 요구한다. 이 문제를 해결하기 위해서 OAS 빔 모델링을 기반으로 진화 전략(Evolution Strategy : ES) 및 퍼지논리 제어기(Fuzzy Logic Controller : FLC)를 이용하는 지능형 국부경로제어 기법이 제안되었다. 제안된 기법의 성능을 검증하고 특성을 분석하기 위해서 수중비행체(Underwater Flight Vehicle : UFV)의 수평면 침로(course) 제어가 수행되었다. 시뮬레이션 결과는 제안된 기법에 있어서 실제 적용의 가능성과 추가 연구의 필요성을 보여준다. Recently, as the needs of developing the micro autonomous underwater vehicle (AUV) are increasing, the acquisition of the elementary technology is urgent. While they mostly utilizes information of the forward looking sonar (FLS) in conventional studies of the local path control as an elementary technology, it is desirable to use the obstacle avoidance sonar (OAS) because the size of the FLS is not suitable for the micro AUV. In brief, the local path control system based on the OAS for the micro AUV operates with the following problems: the OAS offers low bearing resolution and local range information, it requires the system that has reduced power consumption to extend the mission execution time, and it requires an easy design procedure in terms of its structures and parameters. To solve these problems, an intelligent local path control algorithm based on the beam modeling of OAS with the evolution strategy (ES) and the fuzzy logic controller (FLC), is proposed. To verify the performance and analyze the characteristic of the proposed algorithm, the course control of the underwater flight vehicle (UFV) is performed in the horizontal plane. Simulation results show that the feasibility of real application and the necessity of additional work in the proposed algorithm.