소형선박을 위한 IMU 센서와 GPS 기반의 경로 추적 시스템

Path Tracking System for Small Ships based on IMU Sensor and GPS

최근 증가하고 있는 선박의 충돌 사고 예방을 위하여 인공지능 기반의 자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ship, MASS)에 관한 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 자율운항선박 관련 연구들은 자율운항시스템의 크기와 비용으로 인해 주로 중대형 선박을 그 대상으로 하고 있으며, 여기에 사용되는 센서들은 소형선박에 탑재하기 어렵다는 문제를 지닌다. 따라서 이 논문은 소형선박의 자율운항을 위하여 GPS와 IMU 센서를 탑재한 경로 추적 시스템을 제안한다. GPS와 IMU 센서는 선박의 정확한 위치 파악을 위하여 활용되며, 이를 통하여 제안 시스템은 소형선박 모형을 수동으로 제어하여 경로를 생성하고, 이후 소형선박이 동일한 경로를 이동할 시 Pure Pursuit 알고리즘을 이용하여 경로를 추적하도록 한다. 그 결과, 이 연구는 경량화된 저가의 센서들을 이용하여 소형 선박의 자율운항 시스템을 저비용으로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

In order to prevent collision accidents of ships, which has been increasing recently, research on artificial intelligence-based autonomously operated ships (Maritime Autonomous Surface Ship, MASS) is underway. However, most of the studies related to autonomous ships mainly target medium-to-large ships due to the size and cost of the autonomous navigation system, and the sensors used here have a problem in that it is difficult to mount them on small ships. Therefore, this paper provides a path tracking system equipped with GPS and IMU sensors for autonomous operation of small ships. GPS and IMU sensors are utilized to determine the exact position of the vessel, which allows the proposed system to manually control the small vessel model to create a path and then when the small vessel travels the same path. Use the Pure Pursuit algorithm to follow the path. As a result, In this research, it is expected that a lightweight and low-cost sensor can be used to develop an autonomous operation system for small ships at low cost.